刚性机器人常被应用于高精度装配,自动化生产线的常规流水任务或完成特定环境中的相关作业,但其变形能力和柔顺性能很难适应未知的复杂多变环境。与刚性机器人相比,软体机器人在实现与环境安全交互、受限空间内灵巧操作以及非结构化物体的抓取等方面具有明显的优势,因此本文研制了一款基于波纹管结构的气动软体机械臂,并对其性能进行了研究。主要工作内容如下:本文首先提出一款具有分段式结构的波纹管型气动软体机械臂,针对设计的软体机械臂单元,探索了一套与之匹配的制造工艺;通过单轴拉伸试验确定了超弹性材料TPU的Ogden本构模型材料参数,利用有限元分析软件建立驱动器的有限元模型,仿真了不同驱动气压下驱动器的弯曲角度,并通过该模型分析了结构参数对于驱动器弯曲性能的影响规律。搭建性能测试实验平台,对制作的三节软体机械臂单元分别进行弯曲变形角度与驱动气压的关系、阻挡力与驱动气压的关系测试。实验结果表明,驱动气压与弯曲变形角度、驱动气压与阻挡力之间都存在线性关系。最后将三节软体机械臂单元按顺序组装成完整的软体机械臂,利用动物腹腔模型展示了其灵活性。采用修正的D-H表示法对软体机械臂单元和软体机械臂的运动学进行了建模,对其弯曲变形姿态进行了仿真,最后利用蒙特卡洛法求解其工作空间,得出了软体机械臂单元的工作空间是一个三维球壳,而软体机械臂的工作空间是一个实心的球体。