作为机器人直接与环境接触的末端执行机构,机械手是机器人重要的组成部分。设计外形及功能与人手相似的多自由度仿人灵巧手,已经成为机器人领域的研究热点。近几年,由于欠驱动传动方案能够以较少的驱动单元驱动多个自由度,减轻灵巧手的质量,降低控制难度,因此,被广泛的研究。本文提出一种欠驱动的耦合与自适应并联传动方案,应用到仿人灵巧手中。采用欠驱动的耦合与自适应并联传动方案,有助于提高仿人灵巧手抓取的快速性,保证包络抓取,提高抓取稳定性。本文的研究内容如下:第一、本文分析了人手的抓取功能、骨骼结构、自由度布置及关节的运动机理,并且研究了抓取物体所需要的手指数目。借鉴人手的优点,本文总结出仿人灵巧手机构设计要点,使其对灵巧手的机构设计产生指导意义。第二、根据仿人灵巧手的机构设计要点,本文设计了一种采用欠驱动的耦合与自适应并联机构的仿人灵巧手。该灵巧手采用模块化设计理念,电机全部内置于手中,外形大小与人手相似。灵巧手包含耦合与自适应并联传动机构、两自由度差动锥齿轮传动机构,以及单自由度锥齿轮传动机构。本文描述了其各部分的机构设计,建立运动数学模型。其中,耦合与自适应并联传动机构能够使手指的运动拟人化,提高抓取速度,保证对物体的包络抓取,提高抓取稳定性。同时,受到关节脱臼的启发,本文设计了一种变驱动力矩的解耦装置,克服弹簧传动的不足。第三、本文建立灵巧手的各个手指以及整手的运动学模型,分析其运动空间。根据其运动空间,规划仿人灵巧手各手指的位姿,抓取不同物体,验证其抓取能力。分析灵巧手手指各指节的抓取力,验证抓取的有效性。最后,本文建立仿人灵巧手的仿真模型,验证耦合与自适应并联传动机构的运动机理,证明手指的自适应抓取能力,以及建立三种欠驱动方案的仿真模型,验证耦合与自适应并联机构的快速性。同时,建立灵巧手单手指物理模型,验证耦合与自适应并联传动机构的可行性。制作四指仿人灵巧手样机,验证其抓取能力。