连续体机械臂是一种新型的柔性机械臂,其臂体由柔性的构件组成,具有良好的柔韧性,能够在非结构化和狭窄的空间中运动。与传统的刚性关节型机器人相比更加灵活,操作性更强,在医疗健康、救援救灾、勘探勘测、工业生产中均有较好的应用前景。但是,目前的连续体机械臂大都只能实现弯曲运动,运动形式单一。本文设计了一种具有旋转运动的连续体机械臂,建立其运动学模型,对其运动和力学性能进行分析,主要内容如下:设计了一种可以旋转运动的连续体机械臂模块,机械臂模块由扭簧、间隔盘组成。模块的中心主干为扭簧,模块的驱动部分是由两根线缆呈圆柱螺旋线对称排布,通过拉伸两根驱动线缆可以使得机械臂模块实现旋转运动。根据机械臂模块实现旋转运动的原理和模块的几何位置关系建立旋转模块的运动学模型;对机械臂模块进行受力分析,建立了反映机械臂模块力和运动之间关系的静力学模型。基于该模型,分析机械臂模块结构参数对其弯曲性能的影响。结果表明,扭转角度和形态的变化可以通过调节结构参数和线缆的伸长量来控制。设计了一种可旋转弯曲的连续体机械臂。采用模块化设计方法,连续体机械臂由弯曲模块与旋转模块组成。该机械臂在运动时可通过控制不同模块的驱动线缆使得机械臂完成弯曲与扭转的运动。采用分段常曲率法建立了连续体机械臂的正逆运动学模型,分析了不同结构参数对机械臂弯曲运动性能的影响。基于运动学模型分析了连续体机械臂的工作空间。制作连续体机械臂样机,根据实际需完成的任务对连续体机械臂进行路径规划。实验结果表明,利用该机械臂的旋转、弯曲运动,可以根据不同工况环境下完成既定的任务,说明所设计的连续体机械臂具有多自由度和灵活的运动。提出了一种利用弹力自由伸展的连续体机械臂结构,该机械臂主干部分由塔簧与间隔盘构成,驱动部分是由机械臂外围对称分布的三根驱动线缆组成。该机械臂运动特点是利用自身的弹力伸展向前运动,在伸展过程中通过线缆控制其运动形态。采用分段常曲率方法建立了机械臂的运动学模型,实验验证了理论模型的准确性。基于该模型分析了机械臂的运动状态,描述了机械臂的工作空间。根据既定的任务,利用其运动学模型对机械臂进行路径规划。实验表明,该机械臂可以通过伸展运动完成既定的运动,而且相对于传统的连续体机械臂具有运动快速性的特点。