就软性、脆性及形状不规则和尺寸变化等复杂对象，工业机械手只能抓取形状大小一致、不易破损的刚性工件，而仿人机械手采用复杂的控制策略来精确控制运动和抓取力，误差稍大就会损坏这些复杂对象或不能有效抓取，目前世界上仿人机械手距离实用还很远。本文提出一种新型机器人柔性关节，关节采用了两种结构形式：气缸驱动的串联双铰链柔性关节和气缸驱动的板弹簧骨架柔性关节。气缸驱动串联双铰链柔性关节作为柔性抓持器手指关节，串联双铰链心轴上均装有扭弹簧，柔性抓持器手指关节以具体抓取对象为导向，能适应这种抓持对象的尺寸和形状变化。以抓取苹果为例，(1)以抓取大小苹果抓持力变化最小为目标，采用全局优化基础上的网格法，优化了关节尺寸和扭弹簧的力学参数，在同一系统压强下，抓取最大苹果的抓取力为4.25N，仅比抓小苹果大0.25N，具有很好的适应性，无需力反馈装置。(2)研究了从气缸开始充气到抓持器接触苹果的过程中不同阶段的临界压强和铰链角位移随压强的变化曲线，建立了气缸伸出速率与铰链角速度的关系模型，以便更好的控制充气速率，既能缩短空行程时间，又能减轻接触苹果瞬间的冲击。气缸驱动的板弹簧骨架柔性关节中板弹簧受到大小和方向不断变化的气缸推力作用，产生弯曲变形，等效于自由端受特殊变载荷作用的悬臂梁的受力模型。本文：(1)用微分方程凑解法解边界中含有未知数的挠曲轴近似微分方程，求得任一压强下板弹簧的变形坐标和变化形状曲线；(2)研究了板弹簧的应力分布，绘制了应力曲线并校核了其强度，有利于板弹簧形状和截面的优化；(3)实验测得了板弹簧的实际变形，并与理论计算数值作了对比，分析了误差产生的可能原因，验证了板弹簧力学模型和微分方程凑解方法的正确性。针对上述关节，提出三种使新型机器人关节达到理想弯曲角度的控制模式：控制气缸压强，控制气缸伸长量(活塞杆位移)，控制通气时间。不同控制模式下包含的误差因素不同，可监测多个物理量实现不同控制模式的相互比较验证，方便定位误差来源。