与传统的刚性机器人相比,软体机器人具有结构柔韧度高、生物兼容性好、环境适应性强、功能多样化等优点,因而成为近年来的一个研究热点。本文以热驱动软体机器人为研究背景,从理论和实验两方面证实了“软材料热机”的可行性与合理性,为热驱动型自主无缆软体机器人的力学设计提供了必要基础。本文的主要研究内容及相关研究成果如下。首先,通过向Dragon Skin ^TM30聚合物基体中添加高导热填料,实现了在保持软材料柔韧性的前提下大幅提升其热导率。实验研究发现,当可膨胀石墨/纳米石墨/Dragon Skin ^TM30的质量比为3:1:7时,可将Dragon Skin ^TM30的热导率从0.2146 W/（m·K）提高到1.356 W/（m·K）,达到原来的6倍左右,基本上能够满足后续软材料热机在传热学设计上的需求。该部分内容为后续软材料热机的实验研究提供了材料学基础。然后,基于Mises桁架这一具有突跳失稳特性的典型双稳态结构,通过引入负反馈机制,设计了一款由四个气缸组合而成的“屈曲式热机”概念模型,并进行了合理的力学分析和系统的参数优化,用于指导实验。考虑到实验过程中气缸摩擦力对热机运行的影响,通过引入匹配的弹簧单元以及提高环境气压的方法对屈曲式热机模型进行了修正,参数分析表明修正后的模型能够在一定程度上降低摩擦力对热机运行的影响,具有一定的可行性。最后,在屈曲式热机模型的基础上,利用组合双球壳的突跳失稳特性设计了一款完全由软材料组成的热机模型,并阐述了其基本的运行机制。较之于屈曲式热机,该软材料热机有效规避了摩擦力的影响,且气密性问题得以解决。为了指导实验,先通过有限元模拟对该模型冷、热腔球壳的压强-位移曲线进行参数分析,再据此选取符合软材料热机运行机制的冷、热腔曲线进行优化组合,从而得到实验所需的几何与材料参数。最终,在实验室条件下制备出了软材料热机模型,初步证实了软材料热机设计的合理性与可行性。本文的研究对热驱动型自主无缆软体机器人的创新结构设计具有一定的指导意义和参考价值。