近年来,科学家致力于通过对软体机器人的研究,利用软体材料天然的柔顺性、迟滞性和响应特性,解决传统机器人主被动适应性差、安全系数低以及不灵活等问题。尽管关于软体机器人的研究已经取得了较大进展,但其仍然普遍存在着响应速率缓慢、运动方式单一、应用场景不足等弊端。此外,作为软机器人的关键组成部分,软体执行器的设计极大程度上决定了软体机器人的综合性能和应用场景。基于此,本文从软体执行器出发,创新设计了一款响应速度灵敏、运动方式多元、应用场景丰富的新型软体执行器。根据软体执行器的灵敏响应特性及其直线、螺旋、卷曲等多元化的运动特性,本文进一步开展了一系列创新应用场景的研究,具体包括:仿生假肢的灵敏控制、可穿戴康复手套、软体机械皮肤、螺旋夹持器、可变形爬行机器人。软体执行器的设计与控制以及运动机理与实验分析,直接影响到其本身性能及整个应用场景的研究。因此,本文首先对软体执行器的制作材料进行选择并对其整体结构进行设计。紧接着,完成了驱动方式的选择及控制系统的设计。最后,本文对软体执行器的运动过程进行了仿真分析,并依次对其内部受力、能量转化率、响应速率、弯曲角度等性能参数进行了详细的测试分析。应用场景设计与实验研究,本文将软体执行器应用于可穿戴领域:实现了软体执行器对仿生假肢的灵敏控制,并且其最快响应频率达到了2.5次/秒;创新设计了可穿戴的医疗康复手套,旨在辅助患者手部的康复治疗;创新设计了软体机械皮肤,其可用于可穿戴鞋套、运动测量设备、快递夹手和微小物品的快速包裹。此外,本文对其扩展应用场景进行了实验研究:创新设计了螺旋缠绕执行器,其可实现对自身重量约94倍的物体的提升抓取以及水下环境作业;创新设计了可变形的软体爬行机器人,旨在用于危险环境的侦测。本文的创新点及研究意义主要表现为:极大提升了软体执行器的响应速率并改善了其原本单一的运动方式,为软体机器人开拓了丰富的应用场景;该项工作对研究动作灵敏、控制精准的软体执行器以及创新的场景应用都具有重要意义。