连续型机器人具有很强的自适应性和避障能力,和传统离散型刚性机器人相比,连续型机器人在操作不同外形尺寸目标物方面具有明显优势,不仅可以像传统机器人那样通过其机械手爪进行抓取,而且其本体也可看成一个抱持手爪,通过整个机器人自身结构来实现对目标物的包络抓取。象鼻机器人是一种典型的连续型机器人,现有的象鼻机器人基本上具有分布式多驱动源和软性材料,导致驱动系统复杂的同时,也限制了仿象鼻机器人在危险极端环境的应用。本文在本课题组已经提出的一种极少驱动约束下的象鼻机器人构型的基础上进行更深一步的理论与实验研究,该象鼻机器人由多个欠驱动连杆机构单元串联而成,每个欠驱动连杆机构单元为单个变胞机构,在一个电机驱动下可实现对不同形状和不同尺寸物体的稳定抱持。该多级变胞机构方案简化了作业过程中对传感系统和控制系统的要求,且具有无需确定目标物的确切形状及准确位置即可完成捕获任务的优点,特别适用于太空等极端危险环境中的非合作目标捕获等作业。因此,研究多级变胞机构的力学特性、各个单元节之间的力学关系与刚度分配以及稳定包络抱持理论具有重要意义。本文建立了多级变胞机构的运动学模型与力学模型,对多级变胞机构的运动特性进行分析,对整体与各个单元节之间的力学特性进行分析,并且在力学特性分析的基础上,对各个单元节的弹簧刚度、弹簧安装角度等问题进行了研究,此外,对多级变胞机构整体的包络抱持稳定性也进行了较为深入的研究。主要内容如下:（1）多级变胞机构的运动学模型的建立。建立了多级变胞机构的运动学模型,在此基础上,对多级变胞机构的单元节与整体的误差进行分析,包括位置误差、速度误差以及加速度误差,最终通过实验进行验证。（2）力学特性与弹簧相关参数的研究。首先对单元节的力学特性进行分析,进而找到各个单元节之间的力传递规律与其之间的关系,进而从最末端受力出发,将接触点与各个铰接点的摩擦力均考虑进去,求解出各个位置的力学参数,进而可以对弹簧的刚度、安装角度以及安装位置等参数进行最优的确定。（3）包络抱持范围与抱持稳定性研究。多级变胞机构的整体结构为串联结构,对被抱持物体需要通过包络抱持的方式进行抱持捕获,建立了多级变胞机构抱持任意形状的物体的模型,并针对抱持任意形状物体的多级变胞机构的抱持状态以及抱持稳定性进行研究,同时,对最佳抱持点进行确定,进而使包络抱持抓取更加稳定,并且提出多级变胞机构稳定包络抱持判据,可以实现对任意形状物体稳定包络抱持的判定。（4）实验研究。在理论分析和模型设计的基础上,研制了多级变胞机构样机,进行了运动学部分内容理论的实验研究,验证了其理论部分的正确性;同时,对多级变胞机构的承载能力以及弹簧参数等与力学特性的关系也进行了实验探究与验证,此外,还对包络角度、最末端接触位置与被抱持物体尺寸之间的关系进行了实验验证,证明了理论推导计算的正确性。