本发明公开了一种基于多层级柔性机构设计的机器人柔性夹持装置，包括底座、多层级柔性爪和夹持驱动机构；多组所述的多层级柔性爪在所述底座上呈圆周排列；每组多层级柔性爪包括第一夹持爪和第二夹持爪；所述第一夹持爪和所述第二夹持爪之间通过弹性连接件连接；所述夹持爪上设置有夹持端，所述第一夹持爪和所述第二夹持爪的夹持端构成多层级柔性爪的夹持口；所述夹持驱动机构用于驱动所述弹性连接件向下运动，以促使所述第一夹持爪和所述第二夹持爪的夹持端以该弹性连接件为转动支点做相向转动，以实现夹持动作。本发明的机器人柔性夹持装置可实现对不同大小和形状不规则的夹持物进行自适应抓取，且通用性和实用性强，从而有利于大批量生产。