软体机器人拓展了传统刚性机器人未能到达的研究领域,已经成为机器人研究的一大热点。软体灵巧手作为操作型软体机器人的末端执行器,在新材料与新工艺的研究基础上,也作为一个研究方向在快速地持续发展中。软体灵巧手不同于传统机械手,采用了柔性材料做主体结构,根据材料的不同,选用相应的新型驱动方式。柔性材料自身具有顺应环境而改变形状的特点,根据仿生学赋予其结构特征,由此产生的软体灵巧手具有灵活、轻巧、安全的优势。本文以硅胶为主体材料制作的柔性气动致动器构建了软体灵巧手系统,该系统灵巧性高、性能稳定、寿命长。开展的主要研究和取得成果如下:(1)根据致动原理,设计了四种柔性气动致动器,分别为伸长型、单向弯曲、双向弯曲、全向弯曲致动器,分析了其形变量与通气量的关系,用MATLAB画出各致动器末端的运行轨迹,并结合ABAQUA静力学仿真验证了其致动可行性。(2)构建了软体灵巧系统,主要包括灵巧指、支撑机构、气动控制系统;设计了致动器加工模具和组合式支撑机构;介绍了灵巧指的成型;结合DH坐标矩阵变换给出灵巧指各关节点的空间坐标位置计算方法;完成三指灵巧手样机并进行夹持测试。(3)针对致动器末端力低下的问题,提出用嵌入式变刚度结构改变致动器刚度;研究了聚乳酸聚氨酯共混聚合物的加工方法,并对其进行形状记忆效应和力学性能表征。(4)用ABAQUS仿真方法对嵌入不同厚度的形状记忆聚合物单向弯曲致动器进行静力学仿真,分析弯曲角度和末端接触力;制作致动器样机并进行性能测试,发现该方法简单可行有效。