装备有多指手的机器人系统在复杂操作任务领域拥有巨大潜力，研究多指手的控制对提升整个机器人系统的性能具有重大意义。本文结合国家自然科学基金项目“机器人多指手实时力优化和自主操作控制的研究”(课题号：60675045)，在HIT/DLR灵巧手及其控制平台上，以提高多指手的操作精度为目标，研究了多指手的交叉耦合位置控制、阻抗力跟踪控制及抓取力优化算法。多指手的精细操作多通过手指指尖完成。由于手指本质上相当于串联机器人，其末端即指尖的运动轨迹是各关节运动的耦合，因此指尖的运动精度与各关节相关，而传统的控制方法忽略了关节之间的联系。本文探讨了不同形式的交叉耦合误差对手指控制的影响，选择将比例形式的关节间同步误差直接耦合引入到手指的控制量。认为单纯的耦合误差引入将影响系统的稳定性，设计了含耦合补偿的轨迹跟踪控制器，进行了稳定性证明。对设计的控制器进行了实验验证并分析了耦合参数对指尖位置精度、关节间同步误差的影响。多指手在抓取操作过程中需要对操作对象进行力的作用，而自由空间到约束空间的过渡中可能发生冲击。针对这一问题，本文研究了手指的笛卡尔空间阻抗力控制，通过将笛卡尔阻抗转换为等效的关节阻抗进而在关节空间实现笛卡尔阻抗。为实现操作力的精确控制，在引入参考力的基础上，本文设计了以交叉耦合位置控制器为内环的间接自适应阻抗力跟踪控制器。对设计的控制器进行了实验验证并分析了不同内环位置控制器的影响。精细操作要求多指手的抓取力不能过大，而且要求抓取力能够平衡外力并满足摩擦锥约束。因此对多指抓取进行力规划时需要进行力优化，而实际应用要求力优化能够实时进行。本文研究了多指抓取力的优化算法。基于梯度流算法，设计了抓取力初值的线性组合计算方法，理论证明了算法的完备性。构建抓取算例进而对算法进行了仿真验证并分析了算法中权重参数的影响。最后结合交叉耦合位置控制、阻抗力跟踪及抓取力优化进行了多指抓取操作实验验证了算法的有效性。