气动软体机械臂是一种模块化、高自由度、能够实现全向运动的软体机器人。兼具软体机器人结构简单、安全性高、环境适应能力强,和传统机械臂可操作性强的特点,在医疗康复、家政服务、水产养殖、管道维修和搜索救援等行业和领域具有较高的应用前景。但是,软体机械臂的整体或主要功能部件都是柔性材料制造构成,因此存在刚度低的问题,因此需要设计一种能够提高刚度的软体机械臂。本文设计了一种全向运动的变刚度软体机械臂,通过纤维干扰的方法实现刚度的调节,分析了纤维干扰对机械臂刚度、运动以及其他性能的影响,建立了机械臂的运动学模型并进行了路径规划试验。主要内容如下:设计了一种模块化气动软体机械臂,其运动由模块的运动组合而成,能够在工作空间范围内实现任意姿态地灵活运动,机械臂末端能够抵达工作空间内任意位置。每个模块由驱动部分和刚度调节部分组成,驱动部分通过控制外围对称分布的3个扇形驱动气腔内气压的大小,使模块实现弯曲、拉伸、偏转等运动;刚度调节部分通过控制轴心的纤维腔内负压大小,利用干扰的方式实现刚度调节。搭建了气动驱动控制平台,对机械臂的样机进行了实验测试,结果表明样机达到了设计要求。引入一种基于尼龙纤维的纤维干扰变刚度技术,利用尼龙纤维细长柔顺的特点,解决了现有软体机械臂的颗粒干扰变刚度,受到重力影响削弱性能与易弯折的问题。通过实验介绍了纤维干扰变刚度的结构、工作原理,利用模态分析试验,验证了纤维干扰变刚度的有效性,并通过实验分析了纤维干扰的刚度影响因素。同时实验结果表明,纤维填充程度与弯曲角度成反比关系,纤维干扰能够增加软体机械臂的刚度、水平末端输出力和抗冲击能力。基于机械臂的几何关系、分段常曲率法和力矩平衡的方法,建立了软体机械臂的正、逆运动学模型,得到了输入气压和位姿参数间的数学关系,通过搭建测试平台,进行样机测试验证了运动学模型的准确性。通过机器人的逆运动学,进行了两模块软体机械臂直线和圆形轨迹的路径规划,基于路径规划,进行了机械臂固定位置的抓取和放置测试,进行了三模块机械臂的开环越障实验。