张拉机构是一种由刚性杆件和柔性线索组成的柔性机构,这种刚柔并济的结构形式赋予了张拉机构极高的运动灵活性,在张拉机构中加入驱动器使其实现规定轨迹的可靠运动,即为张拉整体机器人。目前张拉整体机器人的驱动形式可以分为:电机驱动、气动驱动以及形状记忆合金(SMA)驱动,这几种驱动方式都有各自的局限性。聚合物纤维卷绕人工肌肉是一种新型的柔性驱动器,具有迟滞小、寿命长、价格低廉、高功率密度比等优点,在软体机器人领域展现了极高的应用前景。但作为一种新兴的驱动器,人工肌肉的应用范围仍较为局限。将人工肌肉驱动器应用于张拉整体机器人的驱动,既可以使得张拉整体机器人的结构更加简单,整体柔性得到更好的发挥,又可以柔性人工肌肉的应用领域得到扩展。本文首先对张拉整体机器人的运动形式进行分析,提出了人工肌肉与张拉整体机器人结合而产生的蠕动和滚动两种基本运动形式,分别以四杆张拉整体机器人和六杆张拉整体机器人为例,对这两种运动形式进行原理分析。对于蠕动式四杆张拉整体机器人,利用仿生的原理,在机器人杆件底部加入针状足,通过针状足进行钳位和移动,从而实现四杆张拉整体机器人的蠕动。对于六杆张拉整体机器人,分析了机器人的滚动原理,并对机器人的滚动步态进行研究,采用贪心算法对机器人滚动的轨迹规划问题进行设计,通过编程对算法进行实现,完成了对机器人包括直线、三角形、正方形在内的轨迹规划。利用开源软件NTRTsim对四杆张拉机构进行找形分析,在软件的仿真环境之中通过编程完成了四杆张拉机构的找形,确定了杆件和线索的相关参数,为四杆张拉整体机器人样机制作提供依据;对六杆张拉整体机器人的滚动分析,为了更好的分析机器人的滚动过程,采用ADAMS对六杆张拉整体机器人进行建模,确定了机器人的相关参数,对机器人单步翻滚和连续翻滚进行仿真,设计了不同的人工肌肉驱动器布置方案;通过仿真发现,实现机器人翻滚所需要的人工肌肉驱动器收缩量为24%-28%,这与目前阶段人工肌肉所能实现的性能相符合;利用联合仿真对机器人的运动轨迹规划验证,完成了机器人三角形以及正方形轨迹的联合仿真。对蠕动式和滚动式张拉整体机器人进行实验分析。首先设计制作了人工肌肉自动卷绕机,提高了批量人工肌肉的制作效率,之后对四杆张拉整体机器人进行样机制作,控制系统设计以及蠕动实验。结果表明:在人工肌肉的驱动下,机器人可以实现X、Y两个方向的蠕动,人工肌肉工作温度为60℃-120℃,机器人的蠕动周期为30s,蠕动距离为8mm。最后,对六杆张拉整体机器人样机进行制作,并对其进行实验,发现在两组人工肌肉驱动器的工作下,可以完成机器人的单步滚动,人工肌肉工作温度为70-120℃,人工肌肉驱动器的驱动行程为24%,与仿真结果相吻合。