从第一个机器人灵巧手样机出现至今,已经历30多年的历程。机器人灵巧手的研究,仍然是一个充满问题和挑战的领域。为实现拟人化和集成化的目标,必须进一步攻克机器人灵巧手的设计、控制和操作规划中所面临的一系列难题。 对于怎么样设计机器人灵巧手的问题,研究人员提出了两种思路,一种是模仿人手进行设计；另一种是基于分析模型和性能指标进行设计。作为从仿生角度和灵巧控制的一个研究方向,仿人机械手(或者说仿人灵巧手),尤其是具有与人手完全一样结构的五指形仿人灵巧手,是目前研究的重点。本文提出的五指形仿人机械手,是以仿人手研究为主,综合研究了机械手的灵巧性和示教控制。 本文设计和实现了一个具有五个手指和手掌的仿人机械手(以下简称仿人机械手),在此基础上,对五指机械手的运动建模、运动控制、人手示教等进行了研究,使其能具有人手的灵巧性,能够有效地完成复杂的作业。 首先,以现有的仿人机械手研究成果为基础,对五指形仿人机械手的模型进行了研究,对仿人机械手进行了优化设计和实现,实现了机械手的控制系统接口。我们根据D-H矩阵表示法对机械手进行了运动建模,提出了机械手手指关节运动的并行控制算法。 然后,讨论了五指形仿人机械手的抓持规划,通过数据手套为示教源,获得人手的运动信息,对仿人机械手示教模型进行了研究。为了使机械手获得人手的准确抓持位姿,我们讨论了机械手抓持的常见识别方法,主要是讨论了支持向量机(SVM)分类器来进行机械手的抓持类型识别的算法。并以此为基础进行实验,获得了较好的实验结果。 最后,利用仿人机械手进行了若干作业实验,实验结果证明了并仿人机械手及其示教模型的正确性。