“基于蠕动原理仿生拱泥机器人”是哈尔滨工程大学孟庆鑫教授提出的一种新型仿生机器人概念。它主要是针对水下沉船打捞、石油管道、通讯光缆的敷设和检测等多种恶劣复杂环境作业为背景提出的,这给它的控制带来了难度。由于研制基于蠕动原理仿生拱泥机器人是一项极其复杂的工作,已经研制成功的仿生拱泥机器人实验样机和工程用机之间还有很大的差距。因此,本文结合黑龙江省自然科学基金重点项目“基于蠕动原理仿生拱泥机器人虚拟样机研究”,对仿生拱泥机器人控制系统进行了建模,仿真验证,并对关键参数进行了分析,得出它们对系统输出性能的影响,为进一步制作完善的工程样机的控制打下基础。文中首先叙述了国内外水下机器人和拱泥机器人的发展状况及趋势,简要介绍了物理样机的结构及工作原理。对拱泥机器人运动学和动力学进行了研究。针对拱泥机器人蠕动爬行的特点,建立了拱泥机器人的三维运动学模型,并进行了仿真验证。分析了拱泥机器人在水下泥土环境中受力情况,在此基础上采用Routh方程建立了拱泥机器人蠕动爬行机构分解子运动的动力学方程。关键部件气动冲击器工作过程复杂,本文对其建立了数学模型,运用了MATLAB仿真软件中的Stateflow工具解决了它的复杂的监控逻辑问题,对其进行仿真,得出了气动冲击器各项参数对系统输出性能的影响。为冲击器结构优化提供了有力保证。根据拱泥机器人在海底泥土中的作业过程中,系统存在着许多不确定因素,如模型参数的时变和对象特性的非线性以及诸多的扰动因素等,采用参数自调整模糊控制策略进行拱泥机器人的控制,设计了模糊控制器。进行了拱泥机器人位置的模糊控制的动态仿真分析,大大改善仿生拱泥机器人在转向行走时的工作性能。并对拱泥头动力学模型进行了仿真分析。为结构设计和部件的选择提供了参考,为进一步研制工程化样机奠定了坚实的基础。