软体机器人因其结构简单、运动柔顺和交互安全等特性,在柔性抓附和攀爬等方面展示出巨大的应用潜力,近年来成为机器人领域的研究热点。然而,软体机器人在抓附和攀爬场景应用中仍然存在局限的环境适应性等问题。其中,软体抓手因其柔顺的结构,能够抓取具有不同形状或刚度的物体,但是仍然缺乏在低功耗下对不同表面环境的强适应性和抓握力;软体爬壁机器人利用软体抓手作为脚模块,能够实现安全高效的仿生攀爬,然而其在变化的表面环境中仍然缺乏高效的运动能力;传统的软体机器人基于硅胶等软材料制造,能够以低模量保持高变形能力,但是往往缺乏结构可编程性以及牺牲了在抓附和攀爬过程中的结构稳定性和承载能力。本论文旨在从以下三个部分来解决上述不同应用场景下软体机器人存在的挑战。首先,为提升软体抓手在粗糙和光滑表面上的综合抓取能力,提出一种集成干性粘合剂、软体驱动器和微棘的软体抓手结构。将干性粘合剂与软体驱动器一体化浇筑成型,并在其末端集成具有可伸缩的微棘结构。干性粘合剂在光滑表面上具有强粘附力,通过形状记忆合金丝驱动器控制软体抓手柔性变形;微棘结构在粗糙表面上具有强粘附力,可通过形状记忆合金线圈实现收回与伸出。实验结果表明,该软体抓手在具有光滑或粗糙表面的规则或不规则形状物体上提供了较大的抓握力。进一步,为降低长时间和高负荷抓取作业时的能耗以及形状记忆合金驱动器的过热问题,提出了一种具有自锁关节的软体抓手。受棘轮扳手的启发,该自锁关节包含了一个棘轮机构,通过机械互锁提供较大的抓握力。实验结果表明,该软体抓手可以抓起具有高载荷重量比的物体,并能够长时间保持抓握状态而不消耗能量。然后,为提升软体爬壁机器人在变化的表面环境中的适应性和运动能力,设计制造了具有磁吸附、负压吸附、干黏附、微刺等不同黏附策略的足模块,并结合形状记忆合金丝驱动的身体模块,提出了一种模块化软体爬壁机器人设计思路。实验结果表明,该软体爬壁机器人能够在不同表面提供较强的粘附力,同时在具有不同特性（光滑或粗糙）的平面和非平面上展示出较强的运动能力。最后,为提高软体机器人的稳定性和承载能力,基于折纸工艺采用高模量材料设计制造软体机器人,其可以通过柔顺的折叠实现较大的形状变形。进一步地,为解决折纸设计中由期望的折纸结构反向求解平面折痕图案的难题,提出了一种反向折纸设计模型。借助该模型,可自动生成折纸结构的平面折痕图案,从而便捷地开发出软体爬行折纸机器人、真空驱动的折纸肌肉和微型软体折纸抓手等多种结构可编程的软体机器人,实现抓取和攀爬等功能。综上所述,本论文通过创新的结构设计为解决软体机器人在抓附和攀爬场景应用下存在的环境适应性等挑战,提供了新的思路和技术参考。