气动柔性执行器利用清洁气源可在空间中完成指定动作,运动灵活、环境适应性强,发展前景广阔。本文研究的气动柔性执行器由三个并联的波纹管、中间环及上下连接板组成,整体执行器均由3D打印制造。通入一定压力的气体后,并联波纹管结构的气动柔性执行器会产生相应变形。本文对波纹管及执行器的有限元仿真方法、静力学模型及优化设计等内容进行研究,并对理论分析结果进行实验验证。通过单轴拉伸实验对3D打印柔性材料试件进行力学特性的测量,得到不同打印条件下材料的应力应变曲线、弹性模量及泊松比。通过对比不同设置条件下3D打印柔性材料的仿真结果,得到最佳的有限元仿真方法。利用最小二乘法对波纹管基本单元进行刚度辨识。为了便于计算,将刚度矩阵线性化处理。利用辨识的柔度矩阵计算不同外力下波纹管基本单元的变形量,并与有限元仿真结果进行对比。利用辨识方法计算不同气压力下波纹管基本单元的刚度矩阵。对执行器单层结构进行静力学建模,得到不同外力下执行器的变形量,并与仿真结果进行对比,修正刚度矩阵。利用静力学模型计算得到执行器的载荷特性。提出执行器结构的优化方法。以波纹管刚度矩阵中的特征刚度和执行器的工作空间体积、最大半径及最大高度为优化目标,对波纹管基本单元小径及单节长度进行优化,得到最大优化目标时的结构参数。对整体执行器进行打印和组装。通过波纹管和执行器的受力变形实验,分别验证了波纹管的有限元分析方法和执行器的静力学建模计算方法。