连续型机械臂能根据环境的状况灵活改变自身形状,绕过障碍物,在医疗手术、工业生产、军事航天等领域都可以展现自身无可比拟的优势,非常适合在密闭、危险区域以及非结构化的复杂空间中工作。从结构上看,连续型机械臂主要分为两种:以刚性关节作为主体构造的超冗余串并联机械臂,以及使用柔性材料制作的软体机械臂。超冗余串并联机械臂通过增加关节数目提高灵活性,但由于采用刚性关节,其柔顺性以及人机交互性仍有待进一步研究;软体机械臂理论上拥有无限多的自由度,能适应各种非结构化的环境,但柔性材料导致了其低刚度以及弱负载的特性。本文针对连续型机械臂现有的问题,提出了将张拉结构与连续型机械臂相结合的设计方案。通过改变弹性单元的刚度分布,将张拉关节设计成单自由度旋转关节,采用电机加绳索的驱动方式实现机械臂的弯曲变形。同时基于MACCEPA机构的变刚度原理,设计可变刚度的机械臂关节结构,通过调整中心弹簧的预紧力实现机械臂刚度的改变。之后,根据机械臂的结构形式,推导得到了其刚度模型;在分段常曲率假设的基础上进行运动学分析,给出了驱动空间、构型空间、任务空间之间的映射关系;使用改进的动态松弛法,建立了静力学模型。通过仿真与理论的对比分析,静力学模型计算结果较为准确,但运算量大,速度慢,实际运用存在困难。运动学模型基于常曲率假设作了大量简化,但随着关节数目增多,重力的影响不可忽略,此时常曲率假设不再适用。为了补偿重力给运动学模型带来的误差,提出了基于单目视觉的形状补偿方案。采用圆形霍夫变换识别各关节标记点,计算得到机械臂弯曲角度作为反馈,通过构型空间控制器完成形状补偿。最后,完成了机械臂实物样机以及实验平台的搭建。在此基础上,进行了静力学、运动学的开环实验,并验证了单目视觉识别机械臂弯曲角度的方法。此外,对变刚度前后机械臂的承载能力进行了测试,验证变刚度方法的可行性。