介电弹性体(dielectric elastomer,DE)是电活性聚合物(Electroactive Polymer,EAP)材料中的典型代表,当材料受到电场作用时能够在平面方向进行扩张,同时具有可逆性变形,去掉外加电场时,材料逐渐恢复原来状态。快速响应、大变形、质轻价廉等特点使其成为近年来的研究热门,在仿生机器人、传感器、生物医学方面有着极其广阔的前景,并成为柔性机械和软物质科学等前言学科的高度关注对象。本文从DE驱动器的机电耦合工作原理出发,建立了不同拉伸模式下的DE薄膜的数值分析模型,并基于DE薄膜变形特点,设计制作了卷绕式圆柱形驱动单元,通过理论建模、有限元仿真以及试验对驱动单元的变形特性进行了研究,得到了制作驱动单元的优化参数,并将其应用在机械抓手的制作中。主要工作及研究成果如下:(1)建立了丙烯酸酯薄膜驱动材料电致变形数值分析模型,分析了不同拉伸模式下的薄膜的电致变形效果,理论分析表明薄膜在等双轴预拉伸模式下电致变形效果最好,单轴和等双轴拉伸模式下并非预拉伸倍数越高越好,在λ=4时电压有最小值。根据经验公式、数值分析以及试验数据得到了薄膜的安全工作区域,发现介电强度失效在几种失效模式中起主要作用。(2)设计制作了可以实现单双轴拉伸的拉伸装置,同时搭建了电致变形面积检测试验台,探讨了薄膜试样的制作工艺以及导线和电极边缘到边框距离的影响,得到了引出式导线直接放置以及两倍以上电极宽度对面积变化情况影响较小的结论,同时对比了试验与理论分析结果,在小预拉伸率下,理论分析与试验结果基本完全符合,随着预拉伸率的增加,误差增大,但整体趋势一致,等双轴预拉伸模式下在λ=4时变形效果最好,4kV电压加载下可以产生110%的面积应变。(3)基于薄膜变形特性设计制作了圆柱形驱动单元,探讨了驱动单元的制作工艺,并在薄膜理论的基础上建立了直线形和弯曲形驱动单元的数学模型,采用COMSOL有限元软件对薄膜以及驱动单元的电致变形进行了仿真分析。(4)通过轴向位移、轴向力以及弯曲角度对驱动单元的变形性能进行表征,对比了卷绕圈数、弹簧参数以及预拉伸率对驱动单元性能的影响,得到了制作驱动单元的优化参数,基于优化参数进行了机械抓手的制作,并对抓取性能进行了测试。