随着科技的发展,机器人在工业生产中的应用也不断增加,机器人技术得以快速发展。传统的工业机器人一般由串联机械臂和末端执行器组成,其中末端执行器通常为简单的夹持装置,这种装置已经不能胜任日益复杂的抓取操作任务。而灵巧手具有多自由度、高灵巧性的特点,在抓取操作方面有着广阔的应用前景。传统灵巧手的手指结构一般为串联结构,采用人工肌肉、腱绳驱动等欠驱动的驱动方式,导致灵巧手的承载能力和精度较低,无法应用于载荷较大的工业生产中。针对以上问题,本文结合并联机构具有高刚度、大承载能力和累计误差小的特点,设计了一种具有并联手指结构的机器人灵巧手。首先,对人手运动功能进行研究,分析了手指的自由度和运动范围,利用李群理论构型综合方法提出了一类并联机构,经过性能优选确定了手指机构,设计了一种基于并联手指结构的机器人灵巧手。其次,对灵巧手手指机构的运动学和手指性能进行分析,研究了手指机构的位置正、逆解和手指机构的雅克比矩阵,分析了手指机构的工作空间、奇异性、灵巧度和力传递性,并对手指机构进行结构参数优化。接着,对精细操作和强力抓取两种模式进行研究,分析了精细操作时灵巧手的操作自由度、物体位姿与手指关节位置的关系、手指与物体间的接触力的优化求解,研究了强力抓取模式下灵巧手的承载能力。然后,对灵巧手进行有限元静力仿真和运动仿真分析,验证灵巧手的结构强度和运动功能。最后,设计制造了并联灵巧手样机,并进行相关的操作实验。理论分析与实验结果表明,本文所设计的并联灵巧手可以实现对物体的手内操作和强力抓取,在灵巧性和承载能力方面具有一定的优势,具有较好的自适应性,对不同形状的物体可以切换不同的抓取模式,基本可以满足工业生产中柔性化抓取操作的要求。