多指机械手作为一种配合工业机器人及各种机械臂进行工作的末端执行器,凭借着丰富的功能性,已被广泛应用于众多领域中。本文通过对当今国内机械加工生产过程中测量技术现状的研究,为了提升车间工作效率以及降低人为误差,设计了一款量具操纵机械手,可以在一定程度上替代人力,实现对两种常用量具的使用,基于探索机械手代替人手操纵现有量具完成测量检验过程的技术路径,进而实现特定方式的智能制造。针对机械结构、运动学模型构建与分析、静力学与动力学分析、抓取稳定性判定、手指抓取运动轨迹规划等方面展开研究,完成的主要工作如下:首先,以两种通用量具为工作对象,确定量具操纵机械手的设计指标,对目前机械手主要的传动方案与驱动方式进行研究,并选取合适的方案。根据量具的使用规范确定了手指的个数、自由度个数及关节运动副形式,并完成手指部分、手掌部分结构设计及整体装配布局,列出操纵方案,同时选取合适的传感器、电机及其他关键部件。然后,引入标准DH法建系准则,对量具操纵机械手的单指进行正、逆运动学模型构建、分析及验证,并获得机械手单指及整体的工作空间,经分析满足使用要求。通过MD-H法建立机械手静态位姿误差模型,并通过矩阵微分法求得手指的静态位置偏差与静态姿态偏差,均处于可接受范围内,证明了所建理论模型的合理性。再者,对量具操纵机械手手指进行静力学分析,并通过拉格朗日法对手指进行动力学分析,得到指尖力、关节力矩、关节变量三者间的关系,对手指雅克比矩阵的奇异性进行分析,并通过NX12.0对手指进行动力学仿真。对主要的抓取模型进行研究,以有摩擦点接触模型为基础,从力的封闭性对量具操纵机械手的抓取稳定性进行判定,并通过一种针对多点抓取的计算模型对指尖最小接触力进行求解,并且对机械手操纵量具过程中的接触紧密性与运动速度的合理性制定了分析方案。最后,对常用的机械手轨迹规划方法进行研究,根据关节空间与笛卡尔空间中路径规划的特点,提出一种针对手指轨迹的三步规划方案。并出于确保机械手抓取运动过程的稳定性以及为后续实际轨迹规划方法提供选择与参考的目的,通过ADAMS对量具操纵机械手操纵两种量具的抓取运动过程分别赋予三次插值驱动及五次插值驱动,并进行仿真。根据所得结果,对比分析两种多项式插值法规划下手指运动受到的影响,使得前文部分论据的准确性得以验证。