生物鱼类在游动时可以通过肌肉调节自身的刚度改变鱼体固有频率,从而与摆动频率相匹配,以达到更优秀的游动性能,并且部分鱼类的摆动频率可达20Hz及以上,以此带来的游动速度可超过15体长每秒。正是由于鱼类这些出色的调节机制及游动性能,吸引了众多研究学者。本论文以虚拟转动副的方式实现柔性机器鱼的主要关节,其中虚拟转动副是基于张拉整体结构组成的,由两个刚性平台通过非接触的形式实现类似转动副的功能,并且这种结构与人类和动物的肌肉骨骼系统相契合。变刚度机构采用预张紧主动变刚度张拉柔性关节（基于MACCEPA）,其可变转动刚度的关节同样由虚拟转动副实现,舵机摆动以改变弹簧的预紧力,进而实现对刚度的在线调节。驱动部分由单电机的连续转动转化为往复摆动以带动鱼体,最终实现柔性机器鱼可在高频范围内摆动。柔性机器鱼以蓝鳍金枪鱼的几何外形作为仿生对象,建立虚拟转动副、变刚度机构及高频摆动机构的数学模型,以分析其刚度特性、预紧力与转动刚度的关系、电机驱动角度与摆动角度,力矩之间的关系。最终结合鱼体外形确定机构几何参数。建立仿真模型,基于“大摆幅细长体理论”添加水动力学,摆动频率范围设置在6.5～12.5Hz,由仿真结果可分析出柔性机器鱼的游动速度在某个摆动频率处会出现局部峰值,该频率为固有频率,其随刚度的增大而增大,验证了鱼类可依靠改变刚度来匹配摆动频率,从而提高游动性能的调节机制,但游动速度的总体趋势是与摆动频率呈正相关。文末给出了柔性机器鱼的具体结构设计与实物制作,并且介绍了电控系统的设计方案。实验探究了在不同驱动关节摆幅下,摆动频率及驱动关节转动刚度对机器鱼游动性能的影响,实验结果表明:首先验证了仿真结果;其次柔性机器鱼的驱动关节摆幅及其转动刚度并非越大越好;最后柔性机器鱼的斯特鲁哈数最小为0.57,相比于生物鱼类的0.25～0.35,游动性能还有一定差距。