水凝胶软体机器人操作与运动过程中常会面临各种各样的接触问题,而水凝胶类软材料具有复杂的力学本构,外载荷作用下易发生局部大变形,这使得水凝胶软体机器人接触过程中的力学行为难以预测。目前对于软材料大变形接触问题的理论分析方法相对较少,接触过程中的复杂非线性特征使得方程的求解十分困难。本文利用数值和理论方法研究水凝胶的接触问题,从水凝胶的材料模型、大变形接触理论模型、静态接触行为和动态接触行为等方面着手,具体研究内容和结论如下:（1）基于水凝胶的多相和单相物理性质,给出了水凝胶的多孔介质和超弹性体两种材料模型。对模型的本构方程进行了推导,分析了模型的使用范畴,介绍了模型应用于有限元中的具体措施。利用多孔介质模型计算了水凝胶在外载荷作用下内部液体流动情况,分析了液体流动对水凝胶整体的载荷承受能力的影响。（2）基于经典Hertz接触理论,提出了增量接触理论模型。该模型考虑了水凝胶的材料非线性和大变形几何非线性对接触过程的影响,采用离散方法将大变形问题转化为小变形问题加以计算,采用修正的弹性模量公式计算接触过程中的水凝胶弹性模量变化,利用Hertz接触理论计算公式和增量累加的方法求解大变形接触问题的接触力。与有限元计算结果的对比,验证了该模型的正确性。（3）利用水凝胶的超弹性体模型,研究了水凝胶含摩擦的静态接触过程,讨论了摩擦系数对接触区应力分布和接触状态的影响。结果表明,摩擦系数会引起接触面的应力增大,使得水凝胶内部出现两个高应力区;另外,小摩擦系数下,水凝胶正向接触时接触面上所有点处于静摩擦到动摩擦的极限状态;而斜向接触中,任意摩擦系数下均不会出现所有点均处于静摩擦到动摩擦的极限状态。（4）基于neo-Hookean模型研究了水凝胶的动态接触行为,采用了经典的平面单杆的Painlevé悖论模型,研究发现水凝胶动态接触过程中存在着滑动、粘滞和分离三种接触状态,摩擦系数的变化会引起接触状态的变化。摩擦系数大于临界摩擦系数时,接触面会出现粘滞状态,表现为水凝胶杆发生自锁现象,与刚性杆自锁情况不同,水凝胶杆自锁时会发生滚动运动。摩擦力还会引起水凝胶自激振动,振动幅度与摩擦系数以及切向速度的负斜率相关。通过分析水凝胶杆的能量转化过程,发现系统机械能不守恒,机械能的变化量一部分由摩擦做功耗散掉了,一部分因材料耗能转化为了热能。