传统的机器人通常工作在结构化环境中完成重复性的工作。然而,工作在高度可变的环境中的或需要人机协作的机器人,如探测机器人、救灾机器人、医疗机器人等,不光需要机器人具有足够的强度和运动精确性,还需要机器人具有足够的顺应性,以确保任务的可靠性和人机交互的安全性。在目前的机器人研究领域中,有两种方法可以实现机器人的顺应性,其一是利用阻抗控制方法,通过主动控制实现机器人系统的顺应性;其二是通过柔性部件或材料被动地实现系统的顺应性。后一种策略是近年来软体机器人领域的研究焦点,科研人员利用柔性材料(如硅橡胶等)来制造机器人主要结构和执行器,实现机器人的顺应性。在这个领域里,已经开发出多种形式的流体驱动的软体执行器,这些执行器通过弹性腔体的变形实现伸展、弯曲、收缩等运动,以产生机械功。但是,现有的流体驱动的软体执行器存在着驱动效率和材料顺应性不能兼顾的内在矛盾,且运动模式单一、复用性差。本文在前人研究工作的基础上,针对流体驱动的软体执行器中存在的一些不足,提出了模块化软体机器人的设计思路,设计了三种流体驱动的软体执行器,具体包括:(1)针对软体机器人运动模式单一的问题,设计了基于毛虫步态的仿生可重组全向运动软体机器人。在这部分工作中,采用了模块化设计的思路,将简单的基础构件组合成复杂的机器人主体。该机器人的软体执行器仅完成伸缩动作,而组合后的机器人阵列,能够实现平面上三个自由度(X,Y及旋转)的运动。多个机器人阵列能够自行实现组合,并且保有原本的多个自由度。其中,设计的负压驱动的全柔性的伸缩单元,是对软体执行器运动类型的重要补充。(2)针对流体驱动的软体执行器的驱动效率和顺应性不能兼顾的矛盾,提出了基于颗粒硬化的软体线性执行器增强技术。利用颗粒系统在真空压力下紧密结合形成复杂力链网络,整体刚度上升的物理现象,设计了一种基于颗粒硬化的负压驱动软体线性执行器(J-VSLA)。这种软体执行器在保持柔顺性的同时大幅度提高了输出效率。实验结果表明,与相同尺寸的全软体执行器相比,这种采用颗粒硬化的执行器在20%的应变下可以提起的重量增加了4倍。(3)针对传统软体执行器只有单一运动模式的问题,设计了基于层状硬化的多运动模式软体执行器(CUBE),这部分工作从执行器的层次拓展了软体机器人的设计思路。利用层状硬化实现局部变刚度,单个腔室的气动执行器具有4种运动模式,能够在8种不同的形态之间切换。基于该多运动模式软体执行器,设计了多种软体机器人系统,包括全向爬行机器人、多运动模式的超冗余软体机器臂、可自重组的软体机器臂、可转向的管道爬行机器人。其中,提出的基于榫卯结构的多个模块连接方式,实现了软体机器臂的自组装功能。最后,在总结全文的基础上,对软体机器人领域的未来工作进行了展望。