非完整系统的运动约束不可积,因而具有可用较少的控制输入确定比控制输入维数多的位形空间内的运动。当前在非完整领域的研究主要集中在非完整力学和非完整系统的运动规划上,并且都是针对已有的非完整系统。本论文通过研究新型的非完整机构来构建一种非完整三关节机械手,使其达到两个伺服电机来控制三个关节角运动的目的。本文主要的研究内容包括以下三部分：(1)通过圆盘和转盘摩擦传动机构,建立了非完整三关节机械手模型,得出了非完整机械手的运动学模型,并证明这种新型的非完整系统可以转换成单链系统；采用时间多项式输入控制方法对单链系统进行控制,给出了单链系统的运动规划步骤,由此证明非完整机械手是可控的。(2)依据已有的非完整机械手模型设计和制造了三关节机械手；为了使得机械手能够把运动传递下去,一方面给圆盘和转盘材料选择了摩擦系数较大的橡胶和木材；另一方面设计滑槽来调整圆盘和转盘之间的预紧力,其次对机械手中的轴承选择进行了说明。(3)为了验证仿真结果,基于设计的非完整三关节机械手搭建非完整系统平台,并对实验设备进行介绍。在实验中按照仿真中电机的运动来控制电机,用传感器采集各个关节角的输出响应,用电机自身所带的编码器采集电机的转速曲线。用采集的实验数据和仿真结果进行对比,发现实验结果与仿真结果相同,这证明了运动规划的可行性,即机械手可以通过两个电机来控制三个关节角的转动。