软体机器人的柔性关节作为致动的核心部件,应当具有高传动性能和高输出性能。而具有“人工肌肉”之称的介电弹性体材料能够在外界电场的作用下产生大变形,实现电场能与机械能之间的转变,基于介电弹性体材料设计的关节驱动器质量轻、响应迅速、机电转换率高、环境适应性好,符合制作柔性关节致动器的各方面需求。因此本文提出一种基于介电弹性体材料设计的一种柔性关节致动器,并对介电弹性体材料进行了力电分析,同时对柔性关节致动器进行设计制作、分析建模、仿真与实验测试。首先,基于热力学理论框架下力电耦合状态方程,本文对介电弹性体材料进行力学性能分析。分析对比了Neo-Hookean和Gent两种超弹性模型对介电弹性体材料力电性能表现上的差异。通过无量纲平面单轴拉伸与静电加载计算,结果表明Gent模型在接近拉伸极限常数时应力迅速增加,材料出现硬化。对介电弹性体材料进行单轴拉伸和介电常数测试,拟合求解出材料常数,为进一步对致动器分析建模提供参数。其次,基于介电弹性体的变形机理,本文设计了具有双向主动变形优点的三段式柔性关节致动器。并采用能量法构建了其中单个弯曲角度的分析模型,通过MATLAB计算系统总能量对弯曲角的偏导数,探究了柔性框架的结构参数(厚度、弯曲长度)、介电弹性体薄膜的预拉伸率对弯曲角度的影响规律。分析结果表明:预拉伸率为定值时,弯曲角随着柔性框架厚度的减小(或弯曲长度的增大)而增大,并在此基础上确定了柔性框架的尺寸参数。同时通过实验测试,对比不同电极通电组合下关节致动器的弯曲角变化,实现了双向主动变形效果。最后,依据设计的柔性关节致动器及3D打印技术,设计制作了一种抓取机构,并通过等效标定的方法拟合出局部弯曲角的动力学方程。同时采用拉压弹簧、扭转弹簧建立抓取机构的近似动力学模型,利用ADAMS软件进行了仿真,模拟在介电弹性体材料动态刚度变化下抓取机构变形状态。通过设计搭建三路静电高压控制系统对抓取机构样机进行通电测试,实现了抓取机构多姿态运动。