软体机器人技术是基于仿生学及多学科诞生的新型研究领域。近年来,对各类水生软体动物的仿生研究已启发研究人员设计出众多软体机器人结构。螺类的呼吸管是由其身体一部分延伸出而形成的软体器官,具有很强的伸缩、弯曲能力。其结构及运动机理可能为软体机器人的设计和优化提供新的设计思路。由于其伸缩能力和特殊的柔性结构,螺类的呼吸管早在上世纪60年代就受到相关学者的关注。本文在前人研究基础上,进一步研究了螺类呼吸管的微观结构、运动机理、能量消耗模型及其表面变形规律和模式等问题。利用冷冻切片技术及显微镜观察了呼吸管的微观结构。呼吸管整体为由软体组织卷曲而成的管状结构,其内外表面分布有环状褶皱,总体类似波纹管结构。呼吸管运动机制与象鼻类似,通过由环向、纵向和横向等多个方向肌肉组成的“肌肉性静水骨骼”生理结构驱动呼吸管进行伸缩弯曲等运动。而其弹性表面由于褶皱结构的存在可以适应呼吸管的大幅度变形运动。螺类使用呼吸管伸出体外的过程涉及到呼吸管表面的屈曲变形及其带来的能量消耗的研究。建立呼吸管能量消耗模型,基于该模型分析了呼吸管表面褶皱分布规律对能量消耗的影响。并测量了福寿螺、菲律宾帘蛤和太平洋潜泥蛤的呼吸管褶皱分布规律,发现软体动物呼吸管的褶皱分布规律可以有效减少其运动能量消耗。通过对呼吸管表面屈曲模式的研究提出了一种基于螺线方程描述的屈曲变形模式。与传统认为的正弦屈曲模式相比,采用螺线方程对呼吸管褶皱波形的拟合结果误差更小。并建立了伸缩变形在不同屈曲模式下的能量消耗理论模型,理论计算了不同轴向变形量下的波形表达式及能量消耗,在低收缩率的情况下正弦曲线和费马螺线结果接近。而在高收缩率情况下,费马螺线能量消耗明显低于正弦曲线,更符合实际情况。基于螺线方程模型提出了一种新的呼吸管屈曲模式,并设计了仿呼吸管模型拉伸实验验证螺线屈曲变形模式下波形变化的预测结果。最后提出了仿呼吸管柔顺伸缩机构的设计思路及流程。