介电弹性体驱动器和机构以其独特的优势在软体机器人、传感器、能量收集装置等领域被广泛应用,现已成为近些年国际上研究的热点。目前大多数对介电弹性体驱动器和机构的设计都是停留在概念设计以及经验设计的层面上,从拓扑优化的角度对介电弹性体驱动器和机构进行设计的较少。因此,本文主要以拓扑优化方法为工具,以介电弹性体驱动器和机构为研究对象,研究了拓扑优化理论在介电弹性体驱动器和机构设计领域中的新方法。首先围绕着超弹材料模型以及热力学框架推导了介电弹性体的本构关系并对介电弹性体在单双轴预拉伸条件下的机电稳定性进行分析。针对介电弹性体模型的分析以及后续优化问题,使用ABAQUS二次开发技术对介电弹性体材料的本构关系进行封装以完成介电弹性体的有限元仿真,通过实验验证了模型以及有限元仿真的准确性。其次,从介电弹性体电极分布的角度对介电弹性体驱动器的拓扑优化设计进行研究。提出了基于形态学表征的介电弹性体驱动器拓扑优化设计方法并对此方法中存在的网格不连通以及孔洞问题提出图像处理领域形态学算法的解决策略,建立了优化问题的数学模型并结合优化算例验证了算法的有效性。随后提出了基于成对曲线表征的介电弹性体驱动器拓扑优化设计方法,使用成对曲线中两条贝塞尔曲线的包络区域对电极进行表征,有效解决了连通性问题并保证了边界光滑,并通过算例和实验验证了设计方法的有效性。最后,从介电弹性体框架的角度对介电弹性体的驱动机构一体化设计进行研究。提出了基于变宽曲线表征的介电弹性体的驱动机构一体化拓扑优化设计方法,对变宽曲线的表征原理进行了阐述并采用宽度函数为贝塞尔曲线为其宽度信息表征方式,对变宽曲线中边界单元中的边界单元穿越问题以及边界高度问题进行了相应的分析并提出相应的解决策略。随后建立了优化问题的数学模型并基于此算法设计了多种构型,并通过算例和实验验证了设计方法的有效性。