相比于传统的刚性手爪和纯柔性手爪,变刚度柔性手爪可以根据不同的操作对象与操作环境,自主地进行刚度调节,使自身以最合适的刚度去完成抓取任务,大大拓展了手爪的应用范围。因此,变刚度柔性手爪具有重要的研究意义。目前手爪的变刚度一般是通过特殊材料来实现的,如形状记忆合金,磁流变液,电活性聚合物等等,还有的是采用气压驱动,通过改变气压大小来实现刚度变化,但是前者需要额外的驱动装置,变刚度复杂,能耗大,后者变刚度范围小,响应速度慢。针对现有的手爪变刚度方法中所存在的问题,本文提出了一种基于变刚度执行器的变刚度柔性手爪:将变刚度执行器作为手爪关节的驱动单元,通过调节变刚度执行器的刚度来改变手爪的刚度。相比于其他变刚度方法,变刚度执行器具有能够实现大范围的刚度变化,响应速度快,可靠性强,技术较为成熟等优点。具体地,本文首先设计了一种结构紧凑,体积小,变刚度范围大的变刚度执行器,并对其变刚度性能进行了分析与优化。针对调刚过程的能耗问题,提出了一种基于能量分析的调刚方法,大幅度减小了变刚度过程中的耗能。其次,根据设计的变刚度执行器,确定了变刚度柔性手爪的总体方案,在此基础上,进一步完成了整体的结构设计。而后,针对变刚度柔性手爪的单指,分析了其运动学与静力学特性。对于手指的刚度分为了两种情况进行分析:一种是外在刚度分析,反映了手指抵抗外界扰动时,手指关节表现出的刚度特性;另一种是内在刚度分析,反映了手指在抓取过程中,电机输入转角与手指输出压力间的刚度特性。最后,搭建了变刚度柔性手爪的硬件平台。对变刚的执行器进行了刚度测量,验证了本文设计的变刚度执行器在进行刚度调节上的可行性。进行了变刚度柔性手爪的力控制实验,成功实现了对柔软物体的抓取。进行了变刚度柔性手爪的变刚度实验,验证了内在刚度分析中,电机输入转角与手指输出压力间的关系,从而说明了本课题设计的变刚度柔性手爪具有一定的实际应用意义。