多指灵巧手作为一种高自由度、高灵活性的末端执行机构,能够完成多种复杂、精细的抓取与操纵任务,在工业加工、家庭服务、太空探索、康复医疗以及危险品处理等领域都有广泛的应用前景。在操纵任务中,灵巧手通过手指与被操纵物体之间的相互接触,借助接触力完成各种精细的操纵任务。与传统的灵巧手抓取任务相比,操纵任务涉及的接触方式多,操纵过程中接触力对操纵系统的动态性能影响大,控制系统设计困难。因此,高精度的多指灵巧手的动态操纵控制成为了近年来的研究热点和难点。论文以一种三指灵巧手为研究对象,针对手指与被操纵物体的不同接触方式,建立三指灵巧手操纵系统的动力学模型,提出灵巧手动态操纵控制方法。具体内容包括:首先,建立三指灵巧手的手指运动学模型,分析灵巧手与目标物在不同接触方式下的运动状态,求解固定点接触和纯滚动接触下的约束方程,并对不同接触方式下的灵巧手进行抓取规划,使被操纵物体的运动轨迹光滑且连续;其次,基于Udwadia-Kalaba理论,将灵巧手和被操纵物体视为整体系统,利用层级堆聚建模方法建立三指灵巧手操纵系统的动力学模型,并计算不同接触方式下的灵巧手与物体间的接触力解析模型;最后,采用约束跟随控制方法,基于接触力的解析模型,分别对固定点接触和纯滚动接触方式下的三指灵巧手操纵系统进行动态操纵控制器设计,利用李雅普诺夫稳定性理论分别对所设计的控制器进行稳定性分析,并通过MATLAB软件对控制系统进行数值仿真,验证提出的控制方法正确、有效。