随着机器人技术的飞速发展,人们对机器人的工作能力有了更高的要求,其中机器人的柔性化,是新一代智能机器人的发展趋势。本文的主要工作分五个部分:1、结构设计:设计了一种多柔体柔顺机械臂结构,能够利用多根柔性梁的变形,在较大范围内实现对目标物体的精确操作。2、理论建模:基于链式空间梁约束模型,本文提出了该机械臂精确求解的理论模型,能够高效求得多柔体机械臂在不同输入控制下空间姿态的正逆解。3、机械臂性能分析:结合该理论模型,本文讨论了该类机械臂的力学性能,并给出了该机械臂的几种应用场景。4、实验验证:为验证该理论模型的正确性,本文建立了有限元模型并制作样机进行实验。经验证,本文理论模型在适当的范围内能够高效求得机械臂变形情况的精确数值解。5、控制实验:本文制造了柔顺机械臂样机,设计控制算法,完成了控制机械臂按照既定轨迹运动的实验演示,和对目标物体的拾取动作演示。本文工作的核心是为柔顺机械臂结构的空间变形建立精确高效的理论模型。本文工作的难点在于柔顺机构空间非线性大变形的精确求解。基于链式空间梁约束模型给出的单梁力-位移关系,并结合机构的几何约束、力平衡约束,本文得到了描述机构变形的完整约束方程组,通过求解该方程组,可以得到多柔体机械臂主动变形的正逆解。经实验验证,本文的理论模型在一定范围内准确有效,说明本文求解多柔体柔顺机构的思路和方法,能够借鉴到其他柔顺机构的建模求解中。本文设计的柔顺机械臂,原理简单、结构新颖。结合理论模型,本文探讨了该结构的部分力学性能,给出了该结构设计参数与工作空间、刚度变化的参考指标。并设计制造了实验样机,通过不同的控制思路,完成了两组实验演示。本文的工作能够为该柔顺机械臂结构的实际应用,提供参考依据。