多指灵巧手作为机器人的末端操作器,具有多自由度、多手指协调的特点,是提高传统机器人操作性能和作业水平的有效途径之一。采用遥操作方式,将人作为系统中的一个环节参与灵巧手的抓取控制能够提高灵巧手的操作性能和作业水平,利用人的抓取操作经验进行高层次的任务规划和命令设计,利用灵巧手完成任务执行。数据手套作为能够很好的实现人机交互的接口装置,能够实现对于人手多种抓取手势的识别。但是由于人手与机械手的运动学结构差异较大,且当前机械手结构多种多样,所以从人手到机械手的映射研究尤为重要。本文在总结了国内外从人手到机械手操作映射研究状况的基础上,基于数据手套和三指机械手,参考现有的各种手指映射方法和面向操纵对象的人手手势识别进行以下内容的研究工作:(1)对虚拟人手和机械手进行了运动学分析并进行了正逆运动学模型验证。验证结果表明虚拟人手和机械手的运动学模型建立正确。主要研究内容包括:采用D-H矩阵变换与平移旋转变换相结合的方法对拇指进行正向运动学建模、以食指为代表的四指进行正向运动学建模、对Barrett hand三指机械手进行正向运动学建模。食指和拇指的逆向运动学建模、食指和拇指的正逆运动学模型的验证。(2)仿真所建模的虚拟人手的运动轨迹空间,仿真建模的Barrett hand三指机械手的运动轨迹空间。仿真结果表明虚拟人手和机械手的运动学建模正确,虚拟人手的运动轨迹空间与真实人手运动轨迹空间非常相似。主要研究内容为:通过MATLAB软件仿真食指在自然状态的运动轨迹空间,左展15°时的运动轨迹空间以及右展15°时的运动轨迹空间。仿真了除拇指外的其他四指自然状态下的运动轨迹空间,仿真了拇指在侧握姿态下的工作空间以及拇指在正握姿态下的工作空间,对整手进行了正、侧握两种姿态下的仿真,对Barrett hand三指机械手各手指屈曲运动和侧向旋转运动的工作空间进行了仿真。(3)搭建了机械手遥操作平台并进行了人手到机械手的运动映射方法的研究。主要研究内容包括:采用串口通信对数据手套进行数据处理,基于ROS平台的机械手遥操作控制程序设计。设计并实验了从人手到Barrett hand三指机械手的关节到关节映射方法。(4)在虚拟椭球体映射方法中提出通过基于抓取矩阵的抓取质量评价来选取机械手与虚拟椭球体的最佳接触点。设计了二指夹取物体的映射方法。在最后设计了基于MLP多层感知机的手势分类算法,从而完成对力度抓取椭球状物体与二指夹取物体这两种手势的识别,实现对点到点映射与虚拟物体映射方法的融合,扩展了映射方法的适用范围。