软体机器人多是由高分子聚合物组成,具有柔软质轻、生物相容性好等特点,在人机共融、智能仿生、非结构化环境等领域可以弥补传统刚性机器人的不足。介电弹性体(Dielectric Elastomer,DE)是一种在电压激励下能够产生形变的电活性聚合物材料,其具有变形大、响应快、能量密度以及转化效率高等突出特点,在软体机器人、柔性传感、生物医学、能量俘获以及可控光学等方面有广阔的应用前景,是当前国内外学术研究的热点。本文以介电弹性体最小能量结构为对象,提出了一种线性度高、构型可变的软体机器人设计方法,并从理论模型和实验测试两方面对其驱动性能与运动特性开展如下研究:1、基于热力学与连续介质力学理论,介绍了介电弹性体材料在力电耦合作用下的变形机理;采用名义与真实物理量推导了介电弹性体材料的状态方程;研究了介电弹性体在三种变形模式下的力学行为;给出了考虑粘弹性影响的介电弹性体材料的本构关系。2、利用介电弹性体纯剪切变形特点,设计了一种新型介电弹性体最小能量结构的驱动器;基于欧拉-拉格朗日法建立了驱动器在电压加载下的控制方程,并进行了实验研究。结果表明:驱动器在6kV电压激励下,驱动变形可达16.6mm,阻抗力高达0.8N,且驱动变形与阻抗力呈良好的线性关系;相同驱动电压下,弹性体材料的横向预拉伸越大,驱动性能越好。3、将单向轴承结构与介电弹性体最小能量驱动器相结合,设计了一款性能优良的软体机器人,通过实验研究了机器人在不同加载工况下的运动特性。结果表明:50%占空比方波驱动时,机器人最大爬行速度可达110 mm/s(约2.2体长/s);负载40 g时(约为自重的3.8倍),机器人仍能以15 mm/s的速度稳定运动;通过施加偏置电压,可实现机器人的高度自适应性,使其平稳通过高度仅是机器人一半的狭小通道。4、首次提出将摩擦纳米电机(TENG)和软体机器人相结合的构想,并通过实验的方法初步证实了驱动控制一体化的软体机器人设计理念,研究了独立层模式的TENG滑动速度与软体机器人运动特性之间的对应关系。研究表明:机器人运动速度和TENG滑动速度呈正相关,且无论软体机器人是否携带负载,其运动速度和TENG滑动速度之间均有着良好的线性关系。