近年来,随着社会和科技的不断进步,机器人技术在人们生产生活中得到了越来越多的关注与应用。基于气动柔性关节的机械手具有柔性高、自适应性强和安全无污染等特点,在服务、医疗和工业机器人等领域,具有广阔的应用前景。气动柔性关节五指机械手的工作原理是控制通入各关节手指的气压实现弯曲变形,完成抓握动作。研制目的是使其具有人手的外形与功能,实现对不同物体的抓取操作,并具有良好的适应性。为了提高五指机械手的柔顺性和灵活性,在前人研究的基础上,本文开发了双驱单向弯曲关节和单维双向弯曲关节,该类关节是关节本体与驱动装置复合一体的单自由度弹性体。建立了单向弯曲关节的弯曲变形理论模型和柔性关节夹持力理论模型,并通过实验对其进行了验证。从仿生学角度出发,利用四种柔性关节研制了一种柔性关节五指机械手。该机械手外形与人手类似,大小约为人手的1.5倍,整体质量为725g,具有5个手指,每个手指由两个柔性关节组成,共10个自由度,4个机动度。机械手各手指相互配合,能够实现抓、握、捏、夹和弹等类似人手的功能,可以适应直径小于207mm的柱体、球体、三角形和不规则物体等,最大抓取物体质量为1.5kg。利用动力学实验装置对机械手各手指进行动力学实验,得到了各柔性手指不同驱动方式下的斜坡信号响应特性。安装了加速度计、陀螺仪和触力传感器,与控制器形成闭环控制,确保机械手手指位姿控制和力控制的精确性和可靠性。搭建了机械手控制系统,利用该系统对机械手进行了运动姿态和抓取物体实验,验证五指机械手的功能性。本文所研制的柔性关节五指机械手具有较好的柔顺性和灵活性,能够实现人手的大部分功能,为柔性关节机械手的开发与应用打下了基础。