机械手的设计和控制是近年来国内外非常活跃的研究课题。它的设计可以划分为假肢用机械手的设计和工业用机械手的设计。前者的作用在于替代上肢肢残者的缺损部分,除了要考虑机能问题外,还要考虑其仿生性,即其形状和人类的肢体形状的相似性。而后者的作用在于代替工业生产中作业人员,着重于机能的设计。由于战争、交通事故等原因,全世界的断臂、断手患者的数量日益增加,因此对假肢、假手的需求也不断的扩大。2006年4月1日起至5月31日我国进行了第二次全国残疾人抽样调查在各级政府直接领导下,组织了738个调查队逐户进行询问登记、筛查和残疾评定,根据调查数据推算,全国各类残疾人的总数为8296万人,占全国总人口的比例为6.34%。其中肢体残疾2412万人,占残疾人总人数的比重是29.7%.与1987年第一次全国残疾人抽样调查比较,我国残疾人口总量增加,残疾人比例上升,所以有大量的人需要安装假肢。制造出外形与人手相仿、功能与人手接近、能对抓取动作进行实时控制的仿人手假肢对于残疾人来说是非常必要的。本研究旨在设计一种性能稳定、驱动方案简单易行的欠驱动仿生机械手。全文分为四个部分,第一部分绪论,分析了研究的背景及意义,对欠驱动仿生机械手的国内、外研究现状做了阐述,对本研究的主要内容与研究方法进行了阐述,介绍了本文主要的创新点。第二部分欠驱动仿生机械手的工作特性分析对欠驱动仿生机械手的结构特点、工作原理进行了阐述,并对欠驱动仿生机械手抓取的稳定性进行了研究,同时对手指进行了运动学分析。第三部分欠驱动仿生机械手设计方案对欠仿生机械手进行了设计,给出了欠驱动手腕方案一和欠驱动手腕方案二,进而筛选出符合条件的最佳欠驱动手腕方案。第四部分欠驱动仿生机械手的动力学仿真通过建立坐标系和矩阵变换,对刚体的空间表示进行了阐述,然后采用通用的D.H法则,将机械手关节角度参数化,推导出其正运动学方程和逆运动关节角,并计算出机械手手部的初始坐标。其次采用ADAMS软件,详细介绍了机械手三维建模过程,对机械手关节点进行了参数化设计。最后从机械手轨迹规划的基本原理和方法出发,采用三次多项式和五次多项式对机械手进行了轨迹规划,利用ADAMS软件中内嵌的Step函数对运动轨迹进行了仿真分析。然后在Windows XP Professional的系统环境下,以Visuall C++6.0为开发工具,实现了仿真系统对MATLAB控制模型导出数据的读取和利用。