末端操作器是工业机器人的关键部件,而传统机械手一般无法实现多任务操作。为了使灵巧手更具适应性,鉴于灵巧手的研究现状,将并联机构的优势应用于灵巧手,在保证灵巧性的前提下,兼具有更大承载力、稳定性的特点,设计了一种具有并联机构的多指灵巧手,并对其进行机构性能和抓取力特性的研究。为了实现并联灵巧手的多任务抓取要求,本文设计了一种单指自由度为三的三指多自由度并联灵巧手机构。首先,通过对人手结构和运动功能的研究,提出了机构的运动需求,基于李群理论原理采用构型综合方法设计了一种基于仿人并联手指机构的灵巧手,实现了灵巧手的三维建模,并进行了手指机构自由度计算和灵巧手整体的李群理论法自由度验证。其次,利用机构几何运动关系分析了并联灵巧手的单指运动学正反解,在给定初始结构参数下结合杆长约束和驱动约束分析了指尖可达工作空间和定姿态位置空间的变化情况;基于正反解的理论分析结果,计算了并联手指机构的速度雅可比矩阵,进而对机构的奇异性、灵巧性以及力传递性能进行了研究,并在此基础上运用遗传算法进行了灵巧手结构尺寸优化设计。然后,以三指灵巧手抓取物体时构成的并联机构为研究对象,进行了运动学理论分析,研究了灵巧手定姿态位置空间、定位置姿态空间和可变尺寸动平台工作空间,分析了指尖输出角和被抓取物体尺寸对抓持工作空间的影响;并通过分析三关节串联手指的运动性能和力学特性对比得出了并联灵巧手的机构性能优势。接着,从抓取方式和接触力的角度,对并联灵巧手的抓取操作功能进行了归纳,并对其在强化抓取和精细抓取两种不同抓取模式下的抓取力进行了研究。最后,通过ADAMS虚拟样机仿真模拟了灵巧手的运动功能和抓取功能,与理论分析结果进行比对,验证了机构运动学性能分析和抓取力分析的正确性,通过抓取仿真验证了所设计并联灵巧手机构的可行性。研究结果表明,本文所设计的并联灵巧手是一种具有运动功能仿生的灵巧手,能实现手指末端在平面内两移一转的位姿变换,且能进行正反向弯曲到达平面内的任意位置使得工作空间增大一倍,具有理想的工作空间和运动性能,同时三指协调配合可完成灵巧手抓取物体后的灵活操作,能适应多目标的抓取要求。