本文介绍了蛇形机器人的仿生学背景和发展趋势。经过对比蛇形机器人和水下滑翔机的研究现状,总结了蛇形机器人和滑翔机各自的优点。把水下滑翔机续航能力强的优点应用到水下蛇形机器人中,研制一种新型的续航强、机动性好的能实现滑翔运动的蛇形机器人。基于生物蛇的关节结构和滑翔机的工作原理,设计了蛇形关节和浮力调节关节等结构。本文的研究内容主要是对水下滑翔蛇形机器人进行结构设计、流体力学分析和下水实验。本文主要研究工作分为三个部分:水下滑翔蛇形机器人的结构设计。结构设计是蛇形机器人研究的前提和基础。根据蛇的关节结构特点,目前蛇形机器人的关节单元大多采用模块化设计思想,模块化设计可以节约加工成本,方便维修和改进。水下滑翔蛇形机器人结构设计主要包括蛇形关节、浮力调节关节、密封机构、滑翔翼和尾翼的设计。其中蛇形关节和浮力调节关节是结构的核心。在结构设计阶段,还需要综合考虑水下滑翔蛇形机器人的控制电路、通讯方式、可转动范围和电源尺寸等。水下滑翔蛇形机器人的流体动力学分析。针对简化的滑翔蛇模型,根据尺寸参数使用Solidworks软件建立其三维几何模型,利用ICEM网格划分软件对几何模型进行网格划分,再使用ANSYS FLUENT流体分析软件对其进行边界条件的设置,包括入口、出口、壁面及流体域等,进行迭代运算。对于不同滑翔速度,不同攻角下水下滑翔蛇形机器人的压力场、速度场等仿真模拟,得到云图进行分析。水下滑翔蛇形机器人概念样机与实验。根据滑翔蛇型机器人的设计目标,设计了一款矩形平板翼的滑翔蛇形机器人的样机,并对关节模块进行组装,对滑翔蛇样机进行调试,对密封部位进行漏水测试。滑翔蛇形机器人在进行滑翔运动试验之前,首先进行长时间的密封测试、质量配平等准备工作。最后在深水池中进行滑翔运动实验、复合滑翔运动实验和蛇形蜿蜒运动实验。根据实验结果对机器人滑翔翼和尾翼进行改进,设计了第2代样机,该样机采用带有后掠角的梯形翼,并在尾部增加柔性尾翼。