作为仿人型机械臂的末端执行器,灵巧手决定了机器人的拟人性与智能化水平。灵巧手应用的广泛性与工作环境的复杂性对其发展提出了新的要求。研制一款性价比高、体积紧凑、高度仿人的通用灵巧手成为仿生机器人领域的研究热点之一。本文主要对灵巧手的传动方式和抓取规划进行了创新。单、双套索与扭簧结合的传动方式有效减小了灵巧手的体积,而基于法向力的抓取规划保证了灵巧手的抓取性能。围绕灵巧手的结构设计、优化与抓取规划展开研究,论文的主要研究内容包括:（1）介绍了国内外灵巧手设计与抓取规划的发展现状,通过灵巧手的发展趋势与仿生分析,采用了电机外置的柔索传动方式,从而确定了机械结构。五指采用模块化设计,整体尺寸与人手相当,具有体积小、重量轻以及灵活度高的特点。（2）根据传动模型与实验分析,研究了单、双套索的传动特性。通过基于库伦摩擦准则的数学模型,计算了系统的传动误差,确定了系统的最小预紧力。搭建的单、双套索的关节实验平台,验证了模型的正确性,总结了系统传动误差影响因素的规律,并对双套索传动进行了位置补偿。（3）基于手指的位置运动学方程,对拇指位型进行了优化。通过分析其工作空间以及微分运动学,建立关节雅克比矩阵。以该矩阵的条件数为指标,实现拇指的尺寸优化。以形封闭原则与几何原则为要求,实现拇指的位置优化。（4）通过手指的动力学计算与抓取仿真,验证灵巧手的抓取能力。基于拉格朗日法的手指动力学计算,使用ADAMS进行手指的精确抓取与强力抓取仿真,然后利用MATLAB与ADAMS联合仿真与实验,实现了手指进行单关节位置控制。（5）提出了一种基于法向最小力的抓取规划,采用差分进化算法计算结果,以抓取矩阵最小奇异值指标验证可靠性。在搭建的灵巧手实验平台对手指进行了灵活性与实物抓取实验,验证了灵巧手的灵巧性与负载能力。