我国将建造长期运行的空间站。为了完成危险环境下空间站在轨维护任务,需要研究能够识别目标物体、自主规划抓取方案的具有五指灵巧手的机器人。这类智能机器人与宇航员的组合将产生巨大效益。论文以自主研发的灵巧手为研究对象,并使用视觉传感器采集环境各项参数(包括深度信息),开展相关的基本研究,内容如下:(1)利用深度信息在开源点云库(PCL)下建立环境3D数字点云模型。结合点云库中的VFH描述子以及区域生长分割等基础理论,提出复杂环境中目标物体识别算法并进行实验验证。(2)通过采样一致性匹配算法映射出目标物体的完整3D点云模型。根据力封闭的抓取规则,提出二指、三指抓取算法,求解出相应的抓取参数,即抓取向量和抓取点。至此已经提取出与目标物体有关的抓取参数。(3)运用D-H参数法建立灵巧手手指的运动学模型,采用虚功原理法建立手指的静力学模型以及运用拉格朗日法建立其动力学模型。解决灵巧手到达期望位置、输出期望力矩和速度等控制方面的问题。(4)将目标物体的抓取参数和灵巧手运动学、静力学以及动力学的模型结合在一起,在OPEN INVENTOR(OIV)中建立包含灵巧手与抓取目标物体的虚拟系统。提出计算灵巧手指尖与目标物体之间虚拟力的方法。改进稳定抓取条件,使其适用于虚拟抓取。最终在虚拟系统中实施抓取实验仿真,验证所提算法的正确性。通过以上研究,实现了对环境中抓取目标物体的识别与定位;完成了从局部视图到完整3D点云模型的映射和抓取参数的提取;运用运动学与动力学模型在虚拟系统中实现了灵巧手对导入目标物体的抓取。