在智能制造的大背景下,机器人技术应用于各行各业,针对不同的操作对象机器人所对应的操作末端千差万别。目前针对机床可转位刀片的更换都是通过人工手动完成,并不能通过机械结构实现直接对刀片的操作,为了填补机械手行业在这方面的空白,探索现有通用机械加工设备低成本智能制造技术应用的途径,本文设计了一款服务于机床辅助机器人且应用于可转位刀片更换的通用刀具操纵机械手,针对结构的设计、运动学模型的建立、动力学静力学的分析、抓取规划的研究,本文主要完成如下工作:首先,针对可转位刀片的更换设计了一个可以实现刀片操纵的机械手。该机械手由两部分组成:刀片抓取部分和螺钉拆装部分。根据所操作刀片的形状和大小确定机械手尺寸;设计了一套可以实现螺钉拆卸和安装的机构,并且根据人手抓取刀片的方式设计了多指机械手机构,通过独特的设计可以实现对通用可转位刀片的抓取;刀片抓取部分和螺钉拆装部分配合可以实现数控车床刀片的更换。其次,对机械手刀片抓取过程进行运动和受力分析。针对手指末端动态的接触状态进行适当的简化建立机械手单根手指的运动学模型,手指工作空间的确定采用了行业通用的蒙特卡洛法;对手指进行微分运动学及静力学分析,得到手指关节速度与末端速度之间的对应关系以及手指关节驱动力矩与手指末端驱动力之间的关系;通过对手指动力学的分析得到手指受力与运动之间的关系。然后,对手指进行抓取规划以及抓取力规划。对手指末端接触类型进行分析获得手指末端的接触矩阵,由手指与刀片之间各个接触点间的接触矩阵可以得到机械手的抓取矩阵;为了实现对刀片的抓取,需要对抓取进行力封闭分析,根据力封闭抓取的描述建立各个抓取阶段的抓取模型;在力封闭抓取的基础上对手指进行抓取力规划,根据力封闭抓取确定抓取的边界条件,得到符合边界条件的初始抓取力,利用基于梯度流的优化方法对抓取力进行优化,得到各个手指在规划抓取点的最优抓取力。最后,使用ADAMS对手指抓取进行仿真分析。根据规划出的抓取边界条件建立ADAMS仿真模型,针对四指抓取阶段进行仿真分析;通过对各个手指关节的力矩或位置参数进行设置,实现抓取的边界条件,分析在该边界条件下机械手各部分的受力及运动状态是否符合要求,从而对所规划抓取模型进行验证并检验了所设计机构运动及受力的合理性。