仿人机械手从假肢起源,经历了若干代的发展,现在已进入相对成熟的发展阶段,它是一个高度集成化和智能化的机电一体化系统。作为仿人机器人的末端执行器,仿人机械手结构的设计可以比人手更为强壮,动作更为迅速,但就任务执行的广泛性和复杂性来说,由于驱动器、传感器以及控制策略等方面的限制,其尚不能与人手的灵巧操作能力相匹敌。因此,仿人机械手在对人手外观、结构以及抓取操作的模仿之外,更需要结合其优势,针对能够保证操作任务顺利进行的控制系统进行研究。本文从以下几个方面进行了研究:设计了仿人机械手的模块化结构,对其做了手指运动学和静力学以及工作空间分析,并进行了仿真分析,结果表明:该仿人机械手具有良好的机械结构性能和具备较大的抓握空间,能够满足设计目标。给出了仿人机械手总体控制方案,对DSP芯片、复杂可编程逻辑器件CPLD、电源芯片、传感芯片等主要硬件进行了分析与选型,并对电源模块、电机驱动模块、通讯模块和传感信号处理模块等主要子系统硬件电路进行了设计。结合次胜者受惩罚(RPCL)算法和递归最小二乘(ROLS)算法,改进了RBF神经网络;建立了单手指神经网络动力学特性模型,并设计了控制器,经稳定性理论分析和仿真可知:该控制方法是稳定的,具有很小的跟踪误差,并且能够有效地控制未知的非线性动态系统和外界干扰。构建了控制系统软件总体及其主要模块框架,搭建了仿人机械手实验平台,并开展了单手指以及整手抓取控制实验,结果表明:该仿人机械手具有良好的单手指控制性能且具备较好的某一物体抓取功能。