研究表明,大约一半的手部残疾患者并不愿意经常使用他们的假手,造成这种现象的原因主要在于这些假手存在以下几个突出问题:1)假手的体积、重量及外观与人手相比,差距比较大;2)采用电机驱动,以刚性机械结构远距离传动为主的仿人假手,易于控制,但是柔性较差;所以本文从提高假手操作灵活性和手指柔软度角度,提出了使用钢丝绳耦合连杆机构,在手指的各个指节关节中加入扭簧,增加了手指抓握物体的柔软度,采用耦合连杆提高了手指各个指节间运动协调性,设计了一种新型多自由度的欠驱动仿人机械假手。本文首先综合分析了国内外仿人假手的研究现状,提出了假手目前存在的问题和发展趋势。通过对比分析仿人假手手指所采用的两种典型传动机构的优缺点,从仿生学和人机工程学的角度出发,对人自然手的骨骼结构及抓握物体的方式进行了全面的研究,确定采用一种新颖的加入扭簧的钢丝绳耦合连杆机构的设计方案,以解决仿人假手的机械结构复杂性和灵巧性之间的矛盾,降低假手重量、使外形仿人、抓握稳定性高的同时,手指动作更加协调,操作物体具备柔性。然后对仿人机械假手的四指、拇指及其安装布置、手掌、四指安装布置等进行了设计。其次,对假手食指、拇指及假手的简化机构进行了运动学分析,求出了假手手指机构模型的运动学正解和逆解;同时选取适当的手指机构尺寸及手指指节旋转角度范围,获得了手指指节末端可以达到的工作空间。分析比较了假手手指各个关节在加入扭簧后,假手工作空间和抓握性能的提升,通过计算仿真得到了中指节与远指节耦合连杆的优化参数,同时将有无耦合连杆传动的两种手指的3D模型导入ADAMS软件中进行动作仿真,获得并分析比较了两种手指各指节的运动位移与时间之间的关系,得出耦合连杆的采用使假手手指的各个指节间运动耦合,仿人假手抓握动作协调性得到提升。对假手进行了手指指节间静力学和抓持能力验证的分析,得到了假手拇指和食指的雅克比矩阵,并用MATLAB计算得到手指机构的雅克比矩阵的转置矩阵TJ条件数倒数的分布情况,分析结果表明假手的手指可以在较大的转动角度范围内具有很好的各向同性操作性能,说明假手手指的机构运动学参数设计合理;最后将假手的3D模型导入ADAMS中,对仿人假手的抓握物体的动作进行了动态仿真,验证了假手的手指空间动作规律以及抓握物体能力符合设计要求。