本课题的目标是设计一种具有高刚度、大抓取力的可展桁架式机械手,但目前工业机器人多采用关节式机器人,仅通过末端执行器无法完成对于大型目标的抓取,因此本文基于大尺度桁架式机构,设计了一种具有运动分岔特性的新型三棱柱桁架式可展开机械手,运载过程中折叠能节省空间,工作时能展开完成对于大型目标的抓取。本文基于传统可展机构,针对大型目标的抓取提出了一种具有运动分岔特性的可展开桁架式抓取机械手。机械手指由一系列能够实现运动分岔的三棱柱单元串联组成,以剪叉机构为基础设计了能够实现运动分岔的抓取面,然后设计辅助面构成三棱柱桁架式结构。在单元间设计了两种连接机构,使机械手整体保持折展自由度为1的联动机构以及增强机械手刚度的随动机构。由于机械手结构复杂,因此通过螺旋理论对单元展开、抓取运动过程和随动机构的自由度进行了分析。三支相同的手指安装在底座上构成完整的机械手,三指协同工作完成抓取任务。通过坐标变换法得到了展开和抓取阶段机械手上的各坐标系间坐标变换矩阵,利用单元几何关系得到驱动位移与单元转角的关系,对其正运动及逆运动学进行了理论求解,然后通过仿真软件对机械手进行了运动学仿真,验证了理论分析的准确性。基于虚功原理建立了机械手整体刚度矩阵,说明了随动机构的作用。利用第二类拉格朗日方程建立了机械手的动力学模型,通过仿真软件分析了机械手的抓取过程。利用虚功原理建立了机械手各单元驱动力与抓取力的关系方程,以抓取力大小为评价标准设计机械手杆长,然后以机械手的工作性能为标准对机械手几何参数进行分析优化,依次得到机械手抓取面尺寸、辅助面杆长以及抓取面转动副共线角度的最优尺寸,最后制作了机械手模型,初步说明了机械手性能。综合而言,本文所提出的具有运动分岔特性的新型可展开桁架式机械手,具有高刚度、大抓取力的特点,为针对大型目标抓取的机械手设计领域提供了一种新的方案。