离子交换聚合物金属复合结构IPMC(Ionic Polymer Metal Composite)的机电特性与生物肌肉相似,被称为人工肌肉材料。应用IPMC致动性能开发的执行器适用于仿生机构和微机电系统,在生物医学领域也具有广阔的应用前景。本文针对IPMC驱动器及其在仿人手指设计中的应用研究主要完成了以下工作内容：首先,选取悬臂梁状和方形板状IPMC致动器作为研究对象。基于数据建模和在线辨识理论,选择SISO系统的自回归模型作为悬臂梁状和方形板状IPMC致动器输出位移模型,采用最小二乘算法对模型中未知参数进行更新,得到三阶IPMC致动器输出位移自回归模型,并对该模型进行了简化处理。利用LabVIEW在线辨识系统,基于带遗忘算子递归最小二乘辨识算法,建立了方形板状IPMC致动器输出力离散状态空间模型。其次,应用滑模控制算法对PMC致动器输出位移和输出力模型的状态空间表达式设计了滑模控制率,完成了MATLAB/Simulink仿真实验和半实物系统实验。针对IPMC致动器输出力滑模控制实验,选取四片尺寸和形状不同的IPMC致动器作为研究对象,完成了相应的滑模控制半实物系统实验,并且,在没有改变滑模控制率中设计参数值的情况下,实现了对上述IPMC致动器输出力跟踪的滑模控制,验证了滑模控制算法具有对外界参数不敏感性。最后,通过对人类手指抓取行为和运动范围的分析,根据身体智能理论和人机工程学思想,设计了一款IPMC驱动指关节的仿人欠驱动两关节中指,对其中的关键部件进行了静力分析。研究了仿人中指的正运动学、逆运动学和手指末端雅克比矩阵。然后,对IPMC致动器末端输出位移进行了ANSYS仿真分析。建立了仿人中指的MATLAB/SimMechanics模型,对其进行了动力学分析,验证了IPMC致动器作为关节驱动器的有效性,并且满足仿人手指的设计指标。最后,验证了滑模控制IPMC致动器驱动仿人手指MATLAB/SimMechanics模型的运动满足设计要求。