机器人中能够完成对物体的抓持等操作的部位被称作机械手,各类不同功能的机械手被设计应用于不同环境中。本文通过对三级杆组添加活动构件,得到了一类可串联的指节结构,基于此机构设计了一种耦合多指节机械手。这类机械手能在单个原动件驱动下令所有指节耦合运动,同时手指采取模块化设计,不同指节之间可以任意首尾串联。同时机械手指节之间的夹角恒定相等,使得机械手拥有恒为圆形的包络曲线,能够对一定直径范围内的圆柱体完成高精度的包络抓取,对非圆柱的物体完成笼式抓取。并对耦合多指节机械手进行了理论分析和应用研究首先,通过分析人手手指以及现有自适应手指与耦合手指的特征,提出设计一种指节间夹角比例系数恒为1的多指节耦合手指的设计目标。通过对三级阿苏尔杆组添加活动构件,得到一种基于八杆机构的指节机构,分析该指节机构的串联方式。通过指节的串联得到了手指机构。之后根据手指的特点进行手指驱动机构和手掌结构设计,并完成对于机械手整体的机构设计与三维建模。其次,建立手指指节机构单元的局部坐标系,用闭环矢量法完成指节机构以不同杆件为主动件的情况下的位置分析,对手指驱动机构进行位置分析。之后建立整体坐标系,根据对指节的运动分析结果,推导手指各关节位置与驱动机构主动件方位角之间的函数关系。依据虚位移原理,分析了手指各指节在抓握过程中的受力情况,确定各指节接触力与驱动力矩之间的关系。再次,选择指节内的九个尺寸参数作为设计变量,根据指节机构存在条件以及实际工况确定约束条件,以手指指节在各个精确点上的角度误差之和第一目标函数,机械手的宽度大小为第二目标函数,对指节机构进行尺度优化设计。并利用遗传算法对目标函数求解,完成对手指指节的尺寸优化,确定手指内各杆件的尺寸参数。并对手指进行整体误差分析。然后,基于面向对象思想建立机构数学模型,并编写机构仿真软件,讨论了软件设计中的关键算法。利用机构仿真软件对机械手的指节、手指以及驱动机构分别进行运动仿真,验证前文对与机械手的运动学分析。计算并分析手指各关节在不同位置的速度、加速度变化。最后,根据优化设计中得到的机构尺寸参数制造机构样机,利用样机对不同物体进行抓取实验,验证机械手的实际抓取能力。