软体机器人具有超强的环境适应性、敏感性和灵活性,可吸收碰撞所产生的能量,与人或环境友好交互,并能模拟生物系统连续运动,在军事侦察、灾难救援等复杂环境的探索与检测方面具有重要的应用价值。当前的研究重点多集中于提高柔顺性能,但较少考虑其实时的刚柔可控性,即要求运动时表现出高柔性,执行任务时又能展示出强刚度。本文结合主动驱动的气动网络结构与被动驱动的堵塞机构的优势,设计出实时变刚度的软体驱动器,通过理论和有限元分析该设计的优越性和可靠性,最终通过实验验证了变刚度软体驱动器的变刚度性能与弯曲性能。具体内容为:首先,对变刚度结构和气动驱动结构的动作原理进行研究,并在已有研究工作的基础上,设计了一种气动-堵塞机构耦合的变刚度软体驱动器。变刚度软体驱动器采用模块化的设计思想,由多个单元模块组成,各单元模块由柔性连接件串联。每个单元模块包括了三个部分:堵塞变刚度结构、气动驱动结构和硅胶纤维复合层。其次,利用赫兹接触模型,建立变刚度结构数学模型,从理论上研究其变刚度形成机理,并依据分析,对变刚度结构进行参数优化。同时利用Abaqus有限元软件对气动驱动结构进行分析,研究空腔内压强、空腔形状和空腔大小对弯曲角度的影响,并对气动驱动结构设计进行优化。再次,对变刚度软体驱动器的制作中使用的3D打印和硅胶浇筑技术进行研究,并对单元模块的三个部分进行制做和组装;同时,设计了气动控制系统和真空控制器,并对气动控制系统和真空控制器的系统组成和原理进行了介绍。最后,搭建刚度测试实验平台,对不同条件下变刚度结构的刚度进行测试,并测试验证本设计变刚度结构的刚度重复精度和稳定性优于现有小颗粒机构。同时,搭建弯曲性能测试实验平台,对气动驱动结构的弯曲性能和拉伸性能进行测试实验,并验证本设计气动驱动机构弯曲和拉伸的性能和稳定性。