生物的运动方式多种多样,而波形运动作为自然界最基本的运动方式之一,由于其所具有的多自由度,因而拥有更强的灵活性和适应性。生物蛇被广泛地作为研究波形运动机理的研究对象,但是其庞大的神经系统和复杂的肌肉骨骼结构,阻碍了波形运动机制的深入研究。在波形运动研究中,因为秀丽隐杆线虫(C.elegans)与生物蛇的运动形体及方式相似,并且具备结构简单、易于分析等优点,所以该线虫为研究波形运动机制提供了一个理想的研究模型。仿生机器人路径规划研究具有重要的实用与社会价值,因此本文针对秀丽隐杆线虫波形运动特征,对爬虫机器人系统、波形运动模式、路径规划等方面进行了研究。本文研究工作可分为以下三个部分:1.仿生爬虫机器人系统的构建。本文分析了秀丽隐杆线虫本体感受回馈机制下波形运动的原理,并对其肌肉解剖结构进行了研究,由此建立了线虫身体模型。同时,也分析了该线虫的几种基本运动行为,在这些行为基础上,选择了组成爬虫机器人系统的元件,构建了仿生爬虫机器人。2.秀丽隐杆线虫波形避障行为仿真。根据秀丽隐杆线虫波形运动的机理,建立了波形运动数学模型和线虫转向模型。然后利用探测感受器来获取线虫与环境中障碍物的相对位置关系信息,并介绍其分布情况和典型障碍物的探测原理。最后通过所提出的目标物梯度信息模型和模糊逻辑策略实现了线虫的躲避障碍物行为。可视化仿真结果表明:所提出的目标物梯度信息模型和模糊逻辑策略能简单有效地模拟秀丽隐杆线虫的躲避障碍物行为。3.仿生爬虫机器人路径规划实现。根据本体感受回馈机制下线虫波形运动产生的机理,分析其产生波形运动的动态系统,并采用数学方法简化了波形运动模型。接着为了实现在复杂环境中的自适应波形运动,提出初始导航策略和模糊控制策略相结合的运动逻辑策略模拟了该线虫的运动逻辑决策。然后分析了爬虫机器人的几种基本波形运动模式。最后在所构建的爬虫机器人上验证了该运动逻辑策略的可行性。