欠驱动灵巧手在医疗、养老陪护、工业自动化、航空航天等领域都有广泛应用。全驱动灵巧手通过精准的运动控制来提高灵巧性,代价是结构复杂、造价普遍较高。传统欠驱动灵巧手由于本身的自适应性,所以再抓取一些不规则的物体时有一定的优势,但由于本身的运动不可控,所以再抓取过程中缺乏灵巧性和准确性,而且可能导致抓取失败。本文设计的关节可自锁的仿生灵巧手吸取了以上两种灵巧手的优点,同时克服了他们的缺点。本课题是仿生灵巧手的设计与分析。本课题设计的仿生灵巧手的机械结构主要包括手指,手掌和前臂。其中手指分为拇指结构和食指结构,食指结构主要参考传统欠驱动灵巧手,设计成三指节三自由结构,使用腱-滑轮结构作为传动系统,拇指则设计成两指节两自由度结构。本课题最大的创新点就是在每个关节处设计了自锁机构,通过关节自锁完成从欠驱动到全驱动的转变。仿生灵巧手的电气系统主要包括压力传感器,电磁铁,下位机,上位机,直流电机等等。设计压力传感器电路,并对传感器进行标定使传感器可以反馈手指实际接触力,为后续控制提供基础。设计电磁铁电路,使下位机可以通过控制电磁铁的接通和断开,从而控制关节的自锁或解锁。然后对仿生灵巧手进行了运动学分析和力学分析。使用D-H法求解出手指的运动学模型,根据运动学模型得到手指指尖的工作空间,然后使用图解法求出手指的运动学逆解,为仿生灵巧手位置控制提供了理论基础。接下来确定了仿生灵巧手的两种抓取模式:精准抓取和包络抓取,分析了不同抓取模式下仿生灵巧手的抓取静力学模型,得到手指各指节接触力与关节驱动力矩的关系,为验证后续控制算法和仿真结果的正确性提供了理论方法。然后使用拉格朗日建模法得到仿生灵巧手手指控制模型,根据控制模型设计基于趋近律的离散滑模控制器,使用MATLAB进行仿真验证了控制算法的精确性。接下来使用ADAMS和MATALB/Simlink联合仿真的方法,对仿生灵巧手进行抓取仿真。最后设计实验平台,首先进行关节自锁实验,实验结果表明本文设计的关节自锁结构,可以让欠驱动灵巧手控制各关节的转动角度。接下来进行抓取实验,实验结果表明具有关节自锁功能的仿生灵巧手可以有效的防止挤出现象。最后进行精准抓取实验,实验结果表明本文设计的仿生灵巧手可以精准稳定地输出期望的接触力。