伴随着社会进步和智能科技发展,机器人技术作为高精尖技术的一个重要分支,已日益引起了全世界的关注,在工业自动化生产、航天和海洋勘探、国防建设和人民生活等多领域得到应用及发展。机器人作业工况变得愈加繁多复杂、任务变得愈加精细和复杂,人们期望能够装配一个通用的、智能化的终端操作装置,满足各种复杂工况的需求,与机器人协同完成各式复杂又精细的任务。在此背景下,机器人多指机械手的研究已经成为机器人研究领域和方向的热点之一。早前的多指机械手通常是一系列相连关节的手指构成,在每个关节都安置了驱动器和传感器,致使驱动器过多,控制繁琐,因此降低了机械手的灵活性和可控性,此外还提升了机械手的研发损耗及成本支出。针对此研究方向,欠驱动变胞机构作为设计机械手的新思路,引起了学者的广泛关注,采用变胞原理和欠驱动原理设计的机械手,可以有效地简化机械手的控制策略,并在机械上具有结构和制造简单等优点。在查阅国内外多指机械手、变胞理论和欠驱动原理研究现状的基础上,设计了一款驱动器少、控制简单、结构轻便、适用范围广的机器人执行机构,即一种应用变胞原理和欠驱动原理实现机械抓取的机械手。本论文主要内容包括基于变胞原理的欠驱动机械手的结构设计、机械结构三维建模、构态变换分析及随机构态分析、静力学分析、冲击运动学分析、碰撞动力学分析、虚拟样机动态仿真分析和样机制作及实验研究。具体工作内容如下:（1）完成了基于变胞原理的欠驱动机械手的结构设计和构态分析。基于变胞理论和欠驱动原理,设计了一种新型的欠驱动机械手机构,对其工作原理及构态进行了详细描述,并利用三维建模软件UG对机械手进行详细设计。（2）完成了欠驱动变胞机械手的构态变换分析及静力学分析。分析变胞机构的构态变换方式,引入等效阻力梯度的概念,对欠驱动机械手在不同构态情况分别进行静力学分析。同时解释清楚机械手在构态切换瞬时及过程中产生随机构态的原因,并采用等效阻力梯度模型,改变不同参数时对构态的随机性进行分析。（3）完成了对基于变胞原理的欠驱动机械手的运动学分析。主要是建立机械手抓取物体阶段详细的运动学方程,对其位置,速度和加速度进行分析,并对机械手指在构态变换和转换中的振动冲击性能进行分析,计算其最大振动冲击特征参数,以此评价机械手的稳定抓取性能。（4）完成了欠驱动变胞机械手的动力学分析。应用拉格朗日方法建立机械手机构的动力学方程,并建立运动学广义坐标系,计算机构的重力势能和动能。同时再建立机构的碰撞动力学方程,并利用MATLAB对变胞机构进行碰撞振动仿真,得到相关特性曲线,以此优化机械手的抓取性能。（5）完成了欠驱动变胞机械手的虚拟样机仿真分析。利用多体动力学分析软件ADAMS对基于变胞原理的欠驱动机械手4种不同构态抓取过程进行了运动仿真分析,仿真结果证明在抓取过程中均产生了不同程度的冲击振动现象,在碰撞被抓物体后也会出现不同程度的振动现象。同时通过获取相关运动学和动力学参数曲线图,证明了机构设计的合理性。（6）机械手的样机制作及实验研究。利用3D打印完成机械手的样机制作,针对所设计的试验样机开展了简单的抓取实验研究,验证了所设计的基于变胞原理的欠驱动机械手的合理性与可行性,具有良好的稳定抓取能力及优秀的自适应性。