在现代科学技术日益发展的今天,工业机器人技术已经取得了极大的进步。在人们生产生活的方方面面,刚性机器人都占据着举足轻重的地位,但是由于刚性机器人存在着本体重量较大、人机交互安全性差、结构冗余等缺点,对于实现刚体机器人的轻量化和柔性化是一个巨大的挑战。为了弥补刚性机器人在这些方面的不足,越来越多的科研人员致力于开发出一种具有质量轻、人机交互安全性高、灵活性好、环境适应性强等优点的柔性机器人,于是软体机器人应运而生。近年来,随着越来越多的科研人员投身到软体机器人的设计开发中来,软体机器人技术也已取得了长足的发展与进步,软体机器人在科学勘探、精密制造、军事侦察、医疗康复、灾难救援等领域也得到了广泛的应用。本课题的主要研究内容为连续型软体机械臂仿生结构的设计、运动学理论分析、仿真模型的建立、样机实验验证。针对目前大多数研究的软体机械臂结构普遍存在的弯曲程度不高、控制复杂等问题,本课题结合章鱼手臂的仿生机理构造了一种波纹状结构形式,具有弯曲程度高、灵活性好的连续型软体机械臂。通过对比各种驱动方式的优缺点,选择简便易控的线绳驱动方式来控制该软体机械臂,基于机器人学原理和分段恒曲率假设条件建立了软体机械臂的运动学理论模型,详细分析了三个运动空间之间的映射关系,并以两节软体机械臂为例将运动学理论模型拓展到多节软体机械臂。基于蒙特卡洛的方法取两万个数据点利用Matlab仿真软件对该软体机械臂的运动学理论模型进行了仿真分析,验证了软体机械臂末端参考点的可达工作空间,在此基础上对单节和多节软体机械臂运动过程中各驱动绳的运动学模型进行了仿真验证;并使用三维建模软件建立了该软体机械臂的三维模型,结合Ansys有限元分析软件验证了软体机械臂的静力驱动特性以及弯曲收缩性能。最后,采用注塑成型的方法加工制作了软体机械臂的本体结构,根据所设计的绳驱动软体机械臂的结构特点搭建试验样机平台,在此平台上分别对单节软体机械臂的平面弯曲运动和空间弯曲运动进行了实验验证,并利用直线位移导轨传感器和力传感器采集了软体机械臂末端参考点的位置以及运动过程中驱动绳的受力情况,实验结果验证了理论学模型和仿真分析模型的正确性。同时还对串联的两节软体机械臂做了一系列的抓握实验,通过对不同体型大小、不同重量的物体的抓取实验,展现了本课题所提出的连续型软体机械臂的柔顺性、可控性、实用性等特点。图62表6参78