软体机器人在机器人领域中具备着传统机器人不具有的特殊优势,如十分灵活的运动能力、与环境交互时的柔顺性等。软体机器人所具备的这些优点使其能够在传统机器人难以胜任的环境和场景下工作,比如在搜索营救、医疗手术等有着狭小受限非结构化的环境中。但同时,在这样的环境下软体机器人由于发生形变而使得模型具有非线性特性,传统的建模方法已无法准确描述软体机器人的空间姿态,基于这样的模型进行控制也必然会导致很大的误差甚至控制不稳定的问题。因此,在与环境交互中如何对软体机器人进行建模与控制对软体机器人的后续应用有着很重要的作用。本文针对两种软体机器人与环境的交互场景,分别做了建模与控制的研究。首先基于分段常曲率对软体机器人进行运动学建模,并利用这样的冗余自由度完成避让环境的交互行为;接着建立了末端在与环境发生接触时的非线性微分形变模型;最后基于此模型对软体机器人进行力视觉混合控制。首先基于分段常曲率模型对8线驱动的软体机器人进行运动学建模,通过驱动与形变量的关系和形变量与位姿的关系,建立起驱动空间、虚拟关节空间和工作空间之间的两层映射。然后利用雅克比的链式法则,得到驱动和机械臂位姿的速度关系。接着基于Cossersat梁理论建立了软体机器人在末端受力下的形变模型。详细推导了Cosserat梁理论静力学,分别以变形运动学表示梁的空间位姿与梁的形变关于参考弧长的微分关系、以基本机械力学建立梁内部应力与外部作用力的平衡关系、以梁的本构模型得到梁内部应力与梁的形变的关系,根据这三部分最终建立梁的控制方程。接着针对软体机器人进行受力分析和边界条件分析,将软体机器人在重力与末端受力下的形变模型求解分解为两个不同边界值问题,提出一种三步法求解软体机器人的形变模型。最后通过仿真结果和实际形状的对照验证了形变模型及其计算方法的有效性和效率。然后对软体机器人的可控冗余自由度进行分析,利用末端雅克比的零空间,设计机械臂机体的自运动项。利用软体机器人的连续变形特性,对每个中间点设计避障运动策略。对于末端,设计目标跟踪运动策略和避障运动策略。末端的避障策略中,采取了沿障碍物径向向外的运动分量和切向趋紧与目标点的运动分量相结合。最后根据自运动项的性质将工作空间下的运动策略转换为驱动控制量,得到实时避障位置控制器。最后基于形变模型修正雅克比提出了软体机器人的力视觉混合控制算法。由于基于分段常曲率的雅克比在末端受力的情况下无法正确描述驱动与末端的速度关系,因此利用形变微分模型关于驱动求偏微分,得到修正后的雅克比。接着对视觉伺服和力控制分别在各自的坐标系下设计控制器,通过图像雅克比得到图像特征与空间特征的速度关系设计视觉伺服控制器,通过等效串联弹簧建立接触力模型得到等效刚度。将两个控制子任务与全局坐标系下的末端运动对应,将相应的末端运动分别投影到自由空间和受限空间,然后通过修正后的雅克比得到两个子任务对应的驱动量,将两部分驱动量结合构成力视觉混合控制器。最后通过仿真和实验验证了力位混合控制算法。