本文从气动人工肌肉工作机理出发，考虑端部约束对气动人工肌肉的影响，建立更能描述气动人工肌肉工作特性的数学模型。本研究主要做了以下几个方面的工作：(1)对空间曲面及曲面上曲线稳定性进行研究，为气动人工肌肉模型的建立奠定基础；(2)对现有气动人工肌肉数学模型建模方法进行了研究和在研究气动人工肌肉的工作机理的基础上，建立了以空间微分几何为基础的有端部约束的数学模型；(3)设计了一套气动人工肌肉体积测量的实验系统，并完成了负载拉力恒定实验、等压实验和等长实验研究，并得到了实验曲线。通过研究可知，若将气动人工肌肉中间部分视为理想圆柱，端部曲面视为回转椭球面，则圆柱面上的缠绕应为螺旋线缠绕，即为测地线缠绕；由于端部约束的存在，端部曲面缠绕为非测地线缠绕。以体积最大为稳定条件，对所建立的数学模型进行了数值计算，当气动人工肌肉体积最大时，得到端部过渡部分为球台，中间圆柱部分的最大编制角略小于54.7°，这与将气动人工肌肉视为理想圆柱形状所建立的数学模型有所不同，这主要是考虑端部约束而产生的对其数学模型的影响。本研究所建立的考虑端部约束数学模型的仿真曲线与实验曲线更加接近。