本文在模拟人手结构和功能的基础上,以软体机器人技术为依托,结合3D打印技术和硅橡胶铸造工艺,研制了外形和运动均仿人的气动软体机械手。软体机械手的手指均由软关节与铰链型指骨粘结而成,5个手指均能单向弯曲,食指加入了侧摆运动,拇指加入了全向弯曲运动。基于多个柔性关节仅由一个软关节驱动的欠驱动技术,使软体机械手能够模仿人手的动作并针对不同形状的物体完成适应性抓取,具有抗侧弯、抗扭以及承受较大的载荷的能力,体现了良好的结构柔性、驱动柔性、运动柔性。本文研发的软体机械手兼具软体机器人自由度大且不损害操作对象和刚性机械手承重大的特点,特别适合安全性和柔性需求较高的场合,在医疗助残、生活服务和军事等领域有着迫切需求,因此具有重要的研究意义与应用前景。本文基于机器人变参数齐次坐标变换矩阵,完成了软体机械手运动学建模,并利用Matlab求解并仿真了其工作空间。在Abaqus软件平台上,结合Yeoh能量密度模型,建立了手指运动过程的有限元分析模型。基于Neo-Hookean模型,建立了欠驱动单向弯曲手指的静力学理论模型,分析了其多种影响因素,为软体机械手的标准化设计奠定了理论基础。通过对称拉伸试验机,进行了多个标准样品的拉伸实验,获得了多种硅橡胶材料的应力应变曲线。采用MEMS姿态传感器进行了手指气压转角特性实验,结合有限元仿真分析结果对手指的气压转角理论模型完成了验证,获得了气压对手指转角的影响。采用压力测量仪进行了手指夹持力实验并对手指运动的有限元仿真模型完成了验证,获得了气压对手指夹持力的影响。通过实验研究了欠驱动手指3个关节角位移的耦合关系以及载荷下三关节角位移的变化趋势。最后在搭建软体机械手的气动执行系统、姿态采集系统和运动控制系统基础上,结合软体机械手的抓取策略和控制方案,进行了模拟人手的位姿运动及抓取运动,从而验证了该软体机械手的灵活性及其抓取能力。本论文的研究工作对于软体机械手的实现提供了一种解决方案,为其进一步研究及其应用奠定了理论和实验基础。