中医按摩机器人是一款以中医推拿理论与先进机器人控制技术相结合的服务型机器人,能够智能模仿技师的手法动作对人体特定部位进行按摩,具有重要的研究意义。传统的按摩机器人动作单一、形体较大、刚性较高,过高的刚性虽然位置控制精确,但是会让消费者无法信任机器的安全性。随着软体机器人的发展,柔性材料在医疗领域得到应用,此材料柔顺性好,但是自由度高,难以实现精确的位置控制。本文以五种中医按摩手法参数为基础,研制一款由柔性驱动器驱动,刚性关节构成,柔性材料包裹,刚柔结合的气动按摩机械手爪,研究内容如下:首先,本文综述了国内外按摩机器人的研究现状,分析了课题的研究意义和现有研究存在的不足。以按、振、揉、推、捏拿五种按摩手法参数和人手标准尺寸为基础,利用气动肌肉柔性驱动器,结合高分子硅胶材料,设计一款具有变刚度功能的气动按摩手爪,并制定出机械和控制系统的总体设计方案。其次,根据机械系统的设计方案,对按摩手爪的三个关节进行结构设计、建模与装配,完成虚拟样机建立,并对零部件进行了静应力分析。选择硬度适中的硅胶作为手掌气囊和硅胶手指的制作材料,通过单轴拉伸试验得到了材料的Yeoh二阶模型参数。利用有限元软件对掌、指模型的变形进行仿真分析,确定了气囊的壁厚参数,且验证了手指的结构强度。根据真空阻塞原理实现手掌气囊的变刚度,在柔软特性基础上提高了手掌承载力,同时利用模具浇筑的方式对掌、指部件进行制作,完成了样机的装配。再次,利用D-H坐标法完成了捏拿手指结构的运动学分析,得到连杆参数与末端执行装置空间位姿之间关系,并利用MATLAB对其进行仿真,验证了结构的可行性。通过拉格朗日动力学方程完成捏拿手指结构的动力学建模,得到了关节力矩与位置、速度、加速度之间关系,为机械系统的运动控制编程提供理论依据。最后,完成按摩手爪控制系统中硬件和软件的设计,对整体进行样机组装和功能调试,通过压缩刚度和手法力度测量实验,测试了手掌气囊的变刚度性能,得到了手法力度与气压的关系,并确定合理的气压范围,为实际运用提供参照。