随着我国人口老龄化趋势不断加速,以康复机械手为代表的康复机器人技术可以有效替代传统人工康复训练,帮助患者修复受损神经,恢复身体机能。现有康复机械手一般采用电机、液压和气压等方式驱动,普遍存在结构复杂、重量较大、冲击力强、自适应和安全性差等问题。NiTi形状记忆合金（Shape memeory alloy,SMA）因其特有的超弹性（Superelasticity,SE）和形状记忆效应（Shape memory effect,SME）,兼具功率重量比大和能量密度高等优点,有望克服传统刚性驱动方式的弊端,成为未来康复机械手驱动装置的创新研究方向之一。本文以基于NiTi SMA驱动的康复机械手为研究对象,以NiTi SMA电热驱动机理研究为核心,围绕NiTi SMA驱动元件的制备、NiTi SMA驱动模块的设计和NiTi SMA康复机械手的研制等关键问题,从工艺选择与驱动机理研究、平台搭建与驱动性能评估、模块设计与电-热-机械特性研究、样机研制与性能测试等方面展开研究工作:（1）NiTi SMA丝材激光加工工艺与性能研究。针对NiTi SMA在激光加工中易出现的气孔、应力集中、微裂纹和脆性化合物等加工缺陷,提出一种基于最小线能量的NiTi SMA丝材双面激光加工工艺方法。开展激光加工工艺的参数优化,制备NiTi SMA丝单面加工试样和双面加工试样,详细研究两种加工试样的宏观形貌、显微组织、相变行为、力学性能和功能回复特性,结果表明双面加工试样具有更为优异的力学性能和功能回复特性。采用热处理技术对NiTi SMA丝双面加工试样进行组织调控和性能优化,研究热处理温度、负载角度和激励电流等关键因素对其电热驱动性能的影响机理。（2）NiTi SMA弹簧热处理工艺与性能研究。提出一种基于材料内在特性和环境外部因素综合设计、制造、评估和改善NiTi SMA弹簧驱动性能的跨尺度评测方法。基于金相分析等从内因维度研究NiTi SMA弹簧的显微组织、相变行为和力学性能。进一步从外因维度评估NiTi SMA弹簧的电热驱动性能,获得NiTi SMA弹簧的最优制备工艺参数,揭示热处理温度、外部负载、激励电流、拉伸长度和弹簧中径等关键因素对其电热驱动性能的影响机理。（3）NiTi SMA驱动模块设计与电-热-机械特性研究。提出一套基于NiTi SMA丝试样和NiTi SMA弹簧驱动元件的驱动模块设计方案,能够实现伸展和弯曲功能。从NiTi SMA丝试样和NiTi SMA弹簧的驱动原理出发,研究两种NiTi SMA驱动模块的设计方案,包括工作原理、结构设计和制作工艺等。进一步开展NiTi SMA驱动模块的电-热效应仿真、驱动元件的电-热-机械行为表征和电-热-机械疲劳性能研究,验证NiTi SMA驱动模块结构设计的合理性、安全性和可靠性,为NiTi SMA康复机械手的整体构型协同设计奠定基础。（4）基于NiTi SMA驱动的康复机械手设计、研制与测试。提出一种基于NiTi SMA驱动的模块化康复机械手设计理论与实现方法。建立NiTi SMA康复机械手的设计目标、设计原则、设计依据和设计流程,系统分析康复机械手整体构型协同设计中的关键问题,提出模块化康复机械手总体结构设计方案。以食指为例,给出康复机械手的三维设计模型,阐释各组成模块的功能、结构、材料、制造和装配,完成食指运动学建模与分析,建立控制策略和控制电路。基于所提出的测试方法和实验平台,完成NiTi SMA康复机械手食指样机的穿戴适应性、工作角度、工作频率和工作驱动力等关键技术指标性能测试,结果表明NiTi SMA康复机械手在整体重量和最大工作角度等方面取得明显改善。