软体机器鱼在水下探测中起到了重要作用。相比于传统水下航行器的刚性外壳与螺旋桨驱动器,软体机器鱼特有的柔性化躯体与仿生推进方式具有低扰动、高适应性等优势。为了实现生物体的柔性化模仿,软体驱动器在水下软体机器鱼的研究中得到了广泛的应用。随着材料的不断革新,各类软体驱动方式层出不穷,也被不断引入到软体机器鱼的设计与制作中。然而,现有的多数软体机器鱼仅实现了鱼体局部的柔性化,而无法实现鱼体的全柔性化;即使制成了全柔性的水下软体机器人主体,但仍需要连接外部设备进行驱动。对于可自主运动的整体柔性的小型化软体机器鱼的研究仍未见报道。为了解决全柔性与自主性在小型软体机器鱼设计中的矛盾,本文采用流体驱动作为软体机器鱼的主驱动方式,并从机器鱼系统设计、腔结构液压鱼尾驱动器变形机理的理论分析与仿真、仿生样机的研制与实验等方面展开研究。本文对腔结构液压鱼尾驱动器进行理论研究与仿真分析,采用简化的直腔式模型描述腔结构鱼尾驱动器的变形机理。研究表明,腔结构驱动器弯曲角度与内腔压力成正比。利用分段常曲率法对直腔式结构驱动器进行运动学分析。利用仿真方法进一步揭示褶皱腔与双腔鱼尾的变形机制。在满足软体机器鱼全柔性、小型化、自主运动的设计要求下,提出基于腔结构液压鱼尾驱动器的软体机器鱼的设计方法。开展鱼体驱动器的特殊结构设计、平衡性设计等工作,从功能性要求出发完成控制系统软硬件的设计。本文采用硅胶浇筑与拼接工艺制造了软体机器鱼样机,实现软体鱼样机的自主游动。在鱼尾单体实验中验证了直腔式结构理论分析方法在褶皱腔结构中的适用性,并进一步分析了鱼尾变形机理。在软体鱼整机的实验中研究腔结构液压鱼尾驱动器在运行状态下频率与摆幅对整鱼推力的影响,研究表明,与摆幅相比,鱼尾摆动频率是决定软体鱼推进力的关键因素。