软体机器人由柔性材料制备而成,理论上具有无限多自由度,具有良好的适应性和人机交互性,在医疗康复、救援勘探以及果蔬采摘等领域具有广阔的应用前景。软体机械手作为软体机器人研究的一个分支,目前尚处于起步阶段,虽然能够实现对物体的无损抓取,解决了传统刚性机械手交互性差和安全性低的问题,但是整体结构刚度较低,抗干扰能力和负载能力较差。因此,本文深入研究了一种基于层状干扰的变刚度软体机械手,主要研究内容如下:首先,对软体驱动器和变刚度结构的工作原理进行分析,并结合气压驱动的特点,设计一种基于层状干扰的变刚度软体机械手。整个软体机械手由软体驱动器和变刚度结构组成,其中软体驱动器提供弯曲动作,变刚度结构实现刚度调节。分析比较几种常见的软体机器人制备工艺,选择合适的制备工艺对样机进行制备。其次,对变刚度软体机械手进行仿真与建模分析。由于变刚度软体机械手由超弹性材料制备而成,选择合适的应变能密度函数来表述其力学特性,并通过拉伸实验获取其材料参数。根据变刚度软体机械手的工作原理,利用ABAQUS仿真软件,对软体驱动器的弯曲特性和变刚度结构的刚度特性进行有限元仿真,验证结构设计的合理性。基于YEOH模型,建立软体驱动驱动器的弯曲特性和末端输出力的数学模型,并分析变刚度结构对弯曲特性和末端输出力的影响。再次,搭建变刚度软体机械手的实验平台,包括气路系统设计和电路系统设计,其中气路系统通过控制各个气动元件调节气压的大小以及方向,电路系统主要通过STM32单片机与上位机Labview通讯,负责控制各个气动元件的工作状态。阐述PID的控制原理,对变刚度软体机械手的弯曲角度进行PID控制,通过试凑法对PID参数进行调节,当取KP=0.12、TI=0.1、TD=0.12时,系统的响应曲线效果最好。最后,分别对无变刚度结构的软体驱动器以及变刚度软体机械手的弯曲特性和末端输出力大小进行实验对比分析,实验结果表明,当充气压力范围为0～60KPa时,软体驱动器的弯曲角度为0°～108°,末端输出力最大为1.36N;变刚度软体机械手的弯曲角度为0°～86°,末端输出力最大为2.13N。搭建抓取实验平台,分别对指尖抓取和包络抓取两种抓取方式进行抓取实验,比较有、无抽真空两种状态下机械手的最大抓取力,并对向外侧弯曲最大抓取力进行实验。实验表明,变刚度软体机械手的最大抓取力为11.89N,能够实现对易碎易损物体的无损抓取。