1. 研究目的与意义（文献综述）

作为仿生机器人家族中的一员，蛇形机器人具有良好的弯曲性能，可以灵活地改变自身的形状与角度，能够实现环境中障碍物的避让，同时能够模块化地自动重组结构，能够把人从繁重、危险、单调乏味的工作环境中解脱出来，代替人完成人类主观想要完成的复杂作业。因此被广泛应用到军事领域、科学探险、救灾抢险、工业检测等多个领域，具有广泛的应用前景。

2. 研究的基本内容与方案

蛇的运动方式主要分为蜿蜒运动、伸缩运动、侧向移动、直线运动、攀爬运动等.机器蛇主要通过电机驱动执行杆件带动各个模块运动、电机直接驱动模块运动、电机改变执行绳索的伸长量等三种方式驱动实现模块间的相对转动，从而实现蛇的各种运动方式.考虑到目前的蛇形机器人大多数只有单一运动状态，在特定环境下机器人能良好的工作，而在比较复杂的情况下，如在具有平坦路面和狭窄通道结合的环境中单一运动机器人的运动灵活性就略显不足。所以本文主要研究一种蜿蜒和直线运动复合形式的蛇形机器人，使蛇形机器人能在探险、救灾等复杂恶劣环境下能适时的切换运动状态，达到最佳的运动效率，使机器人的环境适用性得到提高。首先进行蛇类运动的仿生学分析，获知蛇类进行运动的骨骼和肌肉模型，从而进行蛇类运动的原理性分析。而后分析蛇形机器人蜿蜒运动和直线运动的运动学原理，提出适合于本次设计的蛇形机器人的运动学模型，并对其中相应的动力学部分进行简要分析。从而使研制的蛇形机器人能够在平面上进行蜿蜒运动和直线运动以及在狭窄的管道中进行直线运动。进行多仿生步态蛇形机器人的机构设计，并对其中的驱动器和各种零件做出说明.然后利用 adams 多体系统动力学仿真软件对其建立仿真模型并进行仿真验证与数据分析。

蛇形机器人的形态学建模是运动学建模的方式之一，以生物蛇的运动形态为基础，并以研宄生物蛇的运动特点为目的，可分为二维和三维形态学。hirose提出的模仿生物蛇蜿蜒运动的serpenoid曲线是二维形态学模型的基础。蜿蜒运动作为生物蛇最常见的一种运动形式，得到了研究者的广泛关注。serpenoid曲线的曲率方程下的表示形式为:

3. 研究计划与安排

第1-3周：研究背景、理论准备、文献阅读、查阅资料、相关整理。第4-6周：设计结构并建立模型。

第7-8周：完成运动学分析。

第9-11周：用adams进行建模，进行运动仿真

4. 参考文献（12篇以上）

[1]Wenjuan OU，YANGWenyu ，LIANGChenzui ，LIHui ，ZHENGQinyuan ，RENPing LI ， Steering motion control of a snake robot via a biomimetic approach2019,012095-9184[2].Anfan ZHANG,Shugen MA,Bin LI,Minghui WANG,Xian GUO,Yuechao WANG. Adaptive controller design for underwater snake robot with unmatched uncertainties[J].Science China(Information Sciences). 2016(05)1674-733X[3]Kouno K, Yamada H, Hirose S. Development of Active-Joint Active-Wheel High TraversabilitySnake-LikeRobotACM-R4.2[J].JournalofRoboticsand Mechatronics, 2013, 25 (3): 559-566. [4]卢振利,Xie YafeiXu, Huigang,Borovac Branislav,Li Bin. Knowledge presentation by the MNSM-based controller for swimming motion of a snake-like robot .2018.01 1006-6748[5]焦海坤 ,张添一, 谢哲东, 一种拉线式蛇形机器人设计与研究 ,吉林农业大学工程技术学院,2018.08 ,2095-5553[6]赵利美 , 蛇形机器人的动力学建模与控制方法研究, 北京化工大学 , 2018[7]王鹏举,刘燕,栾佳玉,王佳磊,王江南 ,蛇形机器人整体设计与实现 ,大连民族大学信息与通信工程学院,2017.01,2095-2163[8]韩兴言,岳林, 基于ADAMS的蛇形机器人运动仿真研究,装备制造技术， 2017.09， 1672-545X[9]王超，邓宏彬，彭演宾，李东方，赵娜， 蛇形仿生机器人的转弯运动控制方法， 北京理工大学机电学院北京航天控制仪器研究所，2015.12，2096-0204[10]Anfan ZHANG，Shugen MA，Bin LI，Minghui WANG，Xian GUO，Yuechao WANG，Adaptive controller design for underwater snake robot with unmatched uncertainties， 2016.04，1674-733X[11]卢振利，刘超，谢亚飞，王晨希，毛丽民，李斌， 蛇形机器人的设计及摩擦力对其运动性能影响的分析， 高技术通讯， 2015.03， 1002-0470[12]张琢，徐志佳，王俊， 仿生蛇形机器人结构研究与设计， 贵阳学院学报(自然科学版)，2016.02，1673-6125[13]肖婷婷，刘明哲，柳炳琦，王磊，成毅，杨剑波，一种蛇形机器人的结构设计与研制，测控技术， 2016.06， 1000-8829[14]GUO Xian，MA ShuGen，LI Bin，WANG MingHui，WANG YueChao ，Modeling and optimal torque control of a snake-like robot based on the fiber bundle theory，Science China(Information Sciences)，2015.03， 1674-733X[15]MIAO YunJie，GAO Feng，ZHANG Yong， Gait fitting for snake robots with binary actuators，Science China(Technological Sciences)， 2014.01， 1674-7321[16]麦日升, 蛇形机器人的运动学与动力学分析, 华南理工大学, 2015.12[17]王生栋, 蛇形机器人结构设计与运动控制研究, 哈尔滨工业大学, 2016.06[18]Xingyao Yu,Xueqian Wang,Deshan Meng,Bin Liang, Differential Kinematics for A Tendon-driven Snake-like Robot,2018.06