机械手作为机器人与现实世界进行交互的重要载体,机械手的灵活程度与稳健程度决定了机器人的智能化程度及其功能性的丰富程度。灵巧型机械手作为新型机械手,相比于传统的机械手具有更加广泛的应用范围,同时也具有更高的技术要求。机械手指的研究是柔性机械手研究的重要基础。为了降低成本,增强机械手的可靠性与稳定性,本文研究开发了一款欠驱动的拟人化弹性关节机械手。本文对人手的抓取行为进行了分析,利用动作捕捉设备获取常用手部抓取动作的运动信息,分析了人手在特定抓取动作下的关节角度信息、指节在空间中的运动轨迹、人手指间的相关性、手指关节的运动耦合关系,利用这些运动学特征指导机械手指的设计。发现在抓取过程中,近端关节和中间关节的弯曲角度较大,而末端关节的弯曲角度较小;人手指的指节末端在空间的运动轨迹是平滑的;大拇指与其余四指的运动相关性最小,食指与中指、无名指的运动相关性较高;同一手指的三个关节间的运动存在耦合关系,且该耦合关系呈线性相关。通过对现有欠驱动机械手指结构分析,讨论了其优缺点。对机械手指的功能需求及其限制因素进行了讨论,提出了一种欠驱动机械手指结构。并利用非线性有限元分析模拟验证其结构的可行性,并制作了结构原型。分析了人手指的运动学方程,并提出了一种针对于弹性关节机械手指的运动学方程,验证了其拟合程度,发现其可以在一定误差范围内模拟机械手指的运动轨迹。并对机械手指的弹性关节元件通过实验进行了优化。为机械手的制作提供支撑。在最后制作了机械手指的原型,开发了多指的机械手平台,对机械手的关节运动耦合、机械手指对物体的包络进行了实验。结果表明机械手具有一定的灵巧性与稳健性。