“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环境作业为背景提出的。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”,对仿生拱泥机器人进行系统的分析、优化设计和仿真验证,建立了模拟仿生拱泥机器人实际工作过程的虚拟样机,为进一步制作完善的工程样机打下基础。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,从仿生学角度详细分析了尺蠖和蚯蚓的运动规律,并结合仿生拱泥机器人实际工作特点提出了蠕动原理仿生拱泥机器人的实现原理。设计出以冲击为原理的拱泥头,以气囊实现仿生拱泥机器人的中、后部支撑,并设计出能够以机器人中部轴线为中心可任意方向转向的转向机构,并在三维软件上实现仿生拱泥机器人运动仿真。结合仿生拱泥机器人的实际工况,首次应用动力学仿真软件对拱泥头进行分析和优化,得出拱泥头锥角的大小在仿生拱泥机器人直线前进和转向前进两种情况下对机器人的不同影响。在仿真优化中找到了拱泥头锥角的优化目标函数,实现了拱泥头锥角的优化,能够大大改善仿生拱泥机器人在转向行走时的工作性能,保证了仿生拱泥机器人的转向可靠性。最后利用仿真软件对仿生拱泥机器人整机模型进行测试,包括仿生拱泥机器人整机一个工作循环的运动测试,以及控制其转向机构的转向测试,测量结果显示与控制目标角度基本一致,进一步为工程样机实现转向的控制打下了基础。