传统的机器人末端夹持器的局限性和机器人多指手潜在广阔应用前景导致了多指手的迅速兴起和广泛研究.但是多指手操作的理论分析和实验研究还不多,尤其是缺乏实验结果,也缺乏统一的操作控制结构,这是多指手走向真正应用的一个障碍.针对这种情况,该文从理论、算法和实验方面对多指手操作进行了系统、详细和深入的研究.该文基于多指手运动学来实现对物体的操作.该文基于位置控制,利用指端力/力短传感器的反馈实现手指抓持力的控制,提出了手指的顺应控制方法,并将Buss等人的优化方法实时化以求取优化的抓持力.针对物体的运动受环境约束,物体有外界作用力的情形,该文提出和解决了利用指端力/力矩传感器对物体重力和所受外外力进行估算的问题.该文研究了多指手基于纯滚动的灵巧操作.分析了纯滚动的非完整运动特性,利用Ritz逼近,给出了最短路径的近优规划.根据规划结果,采用接解轨迹控制算法实现了多指手灵巧操作.最后综合以上各方面,提出了一个层次式多指手操作控制结构.这一控制结构可同时实现物理运动、物体外力、抓持力和接触位形等多种目标.在新组建的大型实验系统HKUST HAND的硬件基础上,根据前面的研究,结合实验研究的需要,创建了全套操作控制软件,并在此实验系统上完成了一系列操作实验,实现了滚动接触的空间三维操作.