仿人多指灵巧手作为智能机器人的一种末端执行器,具有独特的仿人机械结构和灵巧的操作性能,可完成对任意形状物体的抓取,为人类的生产生活提供诸多便利。而灵巧手因其较多的自由度和抓取模式的多样性,使得对目标物体的抓取规划变得非常复杂。为使指灵巧手能够在获取物体的形状顶点信息后成功抓取边形物体,本文提出一种抓取规划算法,该算法能够以最小的作用力实现对物体的抓取,防止物体损坏,同时还可以抵抗已知的外力干扰。论文的主要内容如下:以Barrett Hand灵巧手为研究对象,基于D-H法建立其正运动学、逆运动学模型,在此基础上,采用拉格朗日方程对其动力学方程进行求解,得出关节处力矩与关节角位移、角速度和角加速度之间的关系。以单个手指为例进行仿真实验,验证了运动学正解与逆解以及动力学方程的准确性。在对灵巧手特点进行分析的基础上,提出一种基于最大稳定性的灵巧手抓取位置规划算法。根据物体的形状与灵巧手的手指数目,对抓取问题进行描述,并简化抓取问题。提出物体特征平面的概念,基于原始接触力螺旋以及力封闭模型及其相关理论,求解能够使手指稳定抓取物体的初始位置的算法。以最大内切球法则作为抓取性能指标,以最大稳定性为目标进行优化,最终获得最稳定的抓取位置。根据已规划出的位置信息,以物体最小抓取力为目标,提出一种基于最小力的灵巧手抓取力规划算法。选择硬手指模型作为接触模型,计算抓取矩阵。将手指的作用力拆分为抓取力和操作力,并给出抓取力与操作力的定义与特性。基于力封闭理论和摩擦锥约束,提出灵巧手手指作用力的计算方法。基于非线性规划中的序列无约束最小化技术,提出手指最小作用力的计算方法,该方法还可以克服外部已知的干扰力螺旋。建立灵巧手抓取系统的仿真模型,基于V-REP仿真软件对灵巧手的运动学正解、运动学逆解和动力学方程进行了仿真验证。为验证算法的正确性,同时保证实验的安全性,设计了灵巧手抓取系统仿真平台,并进行了仿真实验。搭建上位机、UR与Barrett灵巧手结合的抓取实验平台,使用Harris角点检测方法获得物体的交点坐标信息,选取两组具有代表性的实验物体进行抓取实验。实验结果表明,该算法具有较高的抓取成功率,且可以实现各类形状物体的成功抓取,并能够克服已知的外力干扰。进行了手指作用力测量实验,将实验测量值与模型计算值进行对比分析,验证了抓取规划算法的合理性、真实性和准确性。