近年来,随着机器人技术的发展,各种新型机器人不断涌现,而具有柔软灵活特点的柔性连续型机器人的应用引起人们极大的关注。柔性连续型机器人由于可通过自身结构的连续变形,或是通过由柔软材料制成的执行器的体积的变化来实现动作,理论上具有无限自由度,可在医疗、搜索与导航等领域发挥巨大的作用。因此探索柔性连续型机器人的结构与材料,分析并建立柔性连续型机器人的运动学模型以精确的控制柔性连续型机器人的运动具有重要的意义。本文主要针对一种利用压缩气体驱动、基于弹性橡胶波纹管设计并制造装配而成的柔性机械手臂进行研究,主要工作内容如下:(1)基于人机安全合作时对机器人高安全性的要求,确定柔性机械手臂的驱动方案为使用压缩气体驱动,其结构为内部装配拉伸弹簧的执行器并联装配为执行器组,执行器组串联装配为柔性机械手臂,动作原理为通过不同的执行器内部通入压力不同的压缩气体,引起执行器的体积变化,实现柔性机械手臂的姿态改变与动作。(2)采用机器人的D-H法与几何法,建立柔性机械手臂执行器组的运动学模型,解决如何计算执行器组到达目标位置所需的各执行器内部气体压力的问题。在执行器组的逆运动学分析过程中,建立了末端中心位置的坐标(x,y,z)、中心圆弧姿态参数(s,φ,R)、各执行器长度(s1,s2,s3)、执行器内部气压的(p1,p2,p3)间的数学模型。(3)完成柔性机械手臂控制与数据采集系统的设计搭建,基于执行器组的逆运动学模型利用LabVIEW编制执行器组的控制程序。通过通气实验来测试执行器的形变与性能、验证单级执行器组弯曲时执行器的长度变化量和内部气压的数学模型与单级执行器组的逆运动学模型。结果表明,通过弹性体执行器充气实验测得执行器最大可承受0.080MPa的压力气体,最长可伸长至486.0mm;单级执行器组的最大弯曲角度为155°,验证建立的执行器长度变化量与内部气压的数学模型准确,验证单级执行器组平面弯曲时执行器组末端中心位置与各执行器长度的逆运动学模型准确。(4)利用LabVIEW编制柔性机械手臂气压输出控制程序,通过通气实验测试柔性机械手臂的性能,柔性机械手臂可实现重量为400g物体的稳定抓取与移动,在半径为0.15m到0.45m的近似为空心半球的范围内运动,柔性机械手臂轴向的最大伸长量为0.22m,手臂具有较大的工作范围,适用于人机协同工作。