蠕动机器人是仿生机器人的一种,在工业生产、消防部门和日常生活中具有广泛的应用。基于SMA的蠕动机器人由于具有体积小、模块化、耐严寒、易密封等特点,能在很狭窄的场合或管道中检查工况、排除故障;又由于其隐蔽性强,在反恐和军事领域也具有良好的应用前景。因此开展该方面的研究具有重要的实际应用价值及社会意义。本文首先对蠕动机器人进行总体设计和步态规划。在对低等生物运动机理深入研究的基础上,选择模拟生物尺蠖的运动方式进行蠕动机器人总体设计和运动步态规划。根据设计,蠕动机器人的主体结构包括支撑板和偏压式记忆合金双程驱动器两部分。偏压式记忆合金双程驱动器由四根SMA弹簧和一根偏置弹簧组合而成,设计时先确定SMA弹簧,再根据SMA弹簧的特性曲线对偏置弹簧进行匹配性设计,工作时可以控制记忆合金驱动器收缩或者伸长。其次,设计了蠕动机器人的控制系统。控制系统由软件和硬件电路组成,采用脉宽调制控制SMA弹簧电流大小的电加热方式和自然冷却方式相结合的控制策略。控制系统采用单片机系统,由软件产生具有一定占空比的周期性脉冲信号,输出到场效应管控制SMA弹簧的通电与否。再次,利用ADAMS建立了蠕动机器人模型,对其进行运动步态仿真以验证蠕动机器人的步态可行性,进而通过参数化分析工具以蠕动步距最大化为目标函数对其运动步态进行了分析。最后,加工出单关节蠕动机器人,并对其进行占空比测试实验和蠕动实验。通过占空比测试实验,得到单关节蠕动机器人所用四根SMA弹簧的收缩时间与占空比关系。通过对单关节蠕动机器人一个运动周期的蠕动实验,机器人可以完成直线运动,平均运动速度可达0.52mm/s。