软体机械臂由柔性材料制作而成,它相比于传统机械臂更容易实现自由弯曲和扭转,具备更高的安全性和人机交互性。当今国内外研究人员对软体机械臂的研发主要重心在于对软体机械臂的控制方法,而较少集中在对软体机械臂形变的传感检测上。本文以光纤光栅作为传感元件,对软体机械臂作业时的弯曲和扭转形变进行检测,并基于非正交曲率三维重构算法,实现软体机械臂的形变可视化,具体工作如下:（1）选择实心硅胶棒作为软体机械臂替代对象,该对象可产生弯曲和扭转的形态变化,并且可在发生多种弯曲之后恢复原形。利用Comsol研究硅胶棒发生定弯曲与扭转形变时,受到载荷的应力分布趋势。提出两种以光纤光栅为传感器的软体机械臂形变可视化算法,鉴于Frenet-Serrent公式的算法复杂度较高,使用一种非正交曲率的三维曲线重构算法,并对几种离散数值的插值方法作简要分析。（2）研究并配置光纤光栅的形变传感布局参数,使三根光纤光栅串在硅胶棒的圆周方向上等间距分布,同时在硅胶棒的轴向上相互平行。为避免硅胶棒复杂形变时出现较大的宏弯损耗,选择抗宏弯单模光纤（MR-SMF）作为光栅的载体。使用相位掩模法在MR-SMF上写制三根光纤光栅串,其应变和曲率传感曲线均保持良好的线性关系。对于胶粘剂粘贴方法的测试,选择一根普通的单模光纤光栅代替MR-SMF写制的光纤光栅串,穿入毛细管中作为硅胶棒的粘贴对象,分析粘贴宽度和厚度对应变传递系数的影响,提供一种通过磁铁和光纤标定块安装固定三根光纤光栅串的方法。（3）搭建软体机械臂形变可视化实验平台,结合OpenGL和Qt编写软体机械臂可视化平台软件。对硅胶棒的定弯曲和扭转形变依次进行重构实验,得出30°、90°和120°定弯曲下的重构角度偏差分别为1.07°,1.42°和1.91°,欧几里得度量差分别为0.75cm、0.787cm和0.825cm。而扭转形变中增加了空间上的不稳定性,其末端在yoz投影的角度偏差为2.19°,在xoz平面投影的角度偏差为2.41°,在xoy投影的角度偏差为1.94°,欧几里得度量差约为1.173cm,误差值相比定弯曲形变实验有所增大,但从曲线趋势来看大体贴合实际形变,证明光纤光栅作为软体机械臂的形变传感器是可行的。最后,定性分析系统误差和偶然误差对实验结果的影响。