伴随着科学技术的飞速发展,机器人技术已经应用到人类社会生活和生产的各个方面。进入21世纪,机器人技术在太空和深海探测、核能技术、生化实验、医疗服务、消防减灾、油气开发等极限环境和精密领域得到了广泛的应用,发挥了不可替代的作用,使人类摆脱了恶劣危险的工作环境,并能够完成人类无法完成的精密工作和探测工作,扩宽了人类活动的领域。而机器人多指手,特别是仿人多指灵巧手,作为机器人与外界环境交互的末端执行器具有非常重要的价值和作用。仿人多指灵巧手不仅可以作为通用操作设备应用于各种领域,而且可以作为残障人士的义肢,具有重大的社会应用价值。但是,目前具有拟人特征的多指灵巧手多为全驱动多指灵巧手,虽然能够完成对物体的部分抓取和操作任务,但是其控制复杂和成本高昂,极大限制了其实际应用的可能。近年来,兴起了基于应用需求、低成本和易操作为设计原则的多指手设计热潮,这种多指手的特点是具有较强的抓取能力、抓取性能稳定、驱动元件较少、控制相对简单、成本低廉。此类多指手为机器人多指灵巧手的实用化进程敞开了一扇大门。本文正是基于上述设计原则,在仿人多指灵巧手的结构和运动机理中应用欠驱动原理,设计了一种结构简单、重量轻、控制简单、成本低廉的仿人单腱式弹性欠驱动多指手。并且,此欠驱动多指手具有被动柔顺特性,即在抓取物体时,具有自动适应不同形状物体的能力。这一特性使得欠驱动多指手具有强大的包络抓取能力和抓取重构能力。本文以此仿人单腱式弹性欠驱动多指手为研究目标,对其结构、运动和功能进行了深入的分析。首先,从仿生学设计角度出发,分析了人手结构和功能特征,为欠驱动手的设计提供了可供参考的设计参数和依据,以此为依据,进行了欠驱动多指手的食指、中指、无名指和拇指以及手掌的结构设计。其次,根据设计的多指手的机构模型,对其进行了运动学建模,推导出了其运动学正解方程；对其空载条件下的静态构形进行了分析,得到了各关节转角与腱张力的关系方程,综合运动学模型,建立了随腱张力变化的手指静态构形空间；对模型的运动特征进行了分析,提出了对此弹性欠驱动机构的运动分析方法；对手指抓取物体时的静力学模型进行了分析,得到了手指指节接触力的表达式。再次,对手指内部结构设计中滑轮的尺寸和布置位置进行了优化设计分析,提出了一种综合各方因素下的最优设计方案；对影响多指手工作空间的各关节弹簧刚度的选取问题进行了详细分析,提出了根据工作空间仿真和实验,获得较优关节弹簧刚度的方法；对欠驱动多指手普遍存在的弹射现象进行了分析,分析了其在考虑指间摩擦条件下产生弹射现象的原因,并判断了本设计中弹性欠驱动手指是否存在弹射现象,并提出了弹射现象的优化方法。最后,为了验证本设计的仿人单腱式弹性欠驱动多指手在实际抓取物体时的可行性,制造了欠驱动多指手的样机,搭建了实验系统,对不同形状物体进行了大量的抓取实验,充分验证了本欠驱动多指手的自适应抓取特性和具有强大的抓取能力；总结实验中发现的问题,并提出合理化的修改建议。