机械手在日常生活和工程中有着重要的地位,但是一般机械手的抓取目标体积较小,在针对大尺寸物体抓取时,往往面临着体积过大而不方便运输或刚度、抓取力不够大等问题。考虑到上述所提到问题,本文设计了一种新型多方向、可变胞、可折叠的抓取机械手,它具有变自由度、大刚度、工作空间范围广阔、高折展比等优点。机械手指由多个四棱柱桁架式机构单元组成,它可以很好的抓取空间大尺寸的目标物体。由于构型设计特点,机械手指可以多方向运动使抓取过程更加灵活。本文首先介绍了四棱柱桁架式机构单元设计的一般方法以及具体的设计步骤,建立了三维仿真模型后对构型不断优化并选取最佳的尺寸。然后机械手的驱动以及限位关节进行了设计,验证了机构的可行性。利用螺旋理论和一般Grübler-Kutzbach公式,分析了机械手指中的一个单元在不同形态下的自由度,验证了机构的运动方式。使用等效建模的方法,分析了机械手指的运动学,包括位形奇异和工作空间。基于机械手的实际抓取过程,具体分析了机械手稳定抓取状态时的静力学以及机械手动态抓取时的广义力,并使用ADAMS进行了仿真。使用虚功定理研究了机构随着角度转动时刚度系数的变化关系,计算出了机构的刚度矩阵。提出了一套衡量机械手爪实际抓取性能的标准,对多种物体进行了抓取仿真并做出了评价。