软体机械手作为一种可用于物体抓取的新型结构,其设计灵感来源于自然界中具有柔性和顺应性等的生物系统组织,可克服传统刚性机械手接触力过大、驱动复杂和成本高昂等缺点,尤其适合于柔性易损坏物品的自动化抓取领域。本文设计了一种三触手气动软体机械手,围绕其进行了结构设计制作、材料本构、气室弯曲模型、抓持力规划和结构优化设计等方面的研究,主要研究内容如下:（1）基于快速气动网格结构设计了单根气动软体触手,以气室壁厚、气室宽度、气室高度和气室长度梯度变化系数作为设计变量,以抓取物体时的几何尺寸关系设计了三触手气动软体机械手。利用分层灌模的方式制作了软体触手实物,并搭建了可测量其弯曲变形和指端输出力的实验平台。制作了基体材料的标准拉伸样件并进行单轴拉伸试验,对试验数据进行本构参数的拟合,确定了Ogden二阶本构作为基体材料的分析本构。（2）利用分段常曲率理论进行软体触手单气室弯曲行为的分析,采用虚功原理建立了小应变下的单气室弯曲理论模型,并在大应变范围下进行模型的修正,与实验结果进行对比验证了理论模型的准确性。对影响气室弯曲角度的结构参数进行敏感性分析,气室高度的影响最大。基于D-H法构建软体触手的弯曲变形模型,并与实验结果对比,结果吻合良好,采用蒙特卡罗法分析了软体机械手的工作空间,为下一步软体机械手抓持力规划的研究提供了基础。（3）建立了包含接触模型、力螺旋平衡和力封闭条件的完整软体触手指端抓取接触力规划理论。提出了最大化接触力稳定性系数和最小化接触力向量2-范数的接触力规划目标,并建立了接触力多目标优化数学模型,利用多目标粒子群算法对三个指端抓取实例下的接触力进行求解,得到了相应的Pareto最优前沿。建立了求解指端接触正压力的有限元模型,并与实验结果进行对比来验证了有限元模型的准确性,采用曲线拟合的方法得到了软体触手指端输出力特性。（4）提出并建立了最大化比接触力、最大化接触正压力和最小化末端状态角的结构优化目标,选取了气室高度、气室壁厚和梯度变化系数作为优化变量并构建多目标优化模型。基于优化拉丁超立方试验设计法选取了50个样本点,对样本点进行有限元计算并进行参数影响的主效应分析。构建了比接触力、接触正压力和末端状态角的三阶响应面近似模型,经过多目标粒子群算法求解,得到了Pareto最优前沿,选择末端状态角小于65°的最优解,并验证了优化结果的准确性。对比优化前后的比接触力接触正压力,优化结构提升了软体机械手的综合抓取性能。