多指机械手是现代工业中较为常用的一种智能化机器人末端执行器,一般与各式各样的机械臂配合,代替人力劳动,广泛应用于加工、装配和搬运等工业过程中,其研究、设计与制造涉及了机械、材料、计算机、自动化等多门学科,是机器人领域中的一个重要研究方向。随着工业技术的不断发展,人们对多指机械手的要求也越来越高。现阶段对于机械手的研究与性能改善主要集中在两个方面,机械结构和控制系统,前者是执行工具,直接影响操作任务的执行效果;后者是处理中枢,决定了机械手执行任务的方式。本文的重点就是研究并设计一款多指机械手的结构和控制系统。首先,以应用在零件装配工艺过程中的多指机械手为研究对象,结合国内外多指机械手研究现状和各项设计指标,对其机械结构进行相应的理论分析,确认手指型式和机械手样式。该模型通过连杆传动方式,降低控制难度;并采用欠驱动模式,使用直流伺服电机,在保证驱动力的同时,减小整个结构的体积。在此基础上,设计机械手的整体结构,包括主要零部件的设计思路和详细设计图纸。其次,对所设计三指机械手的等效模型进行运动学分析和静力学分析,以保证手指运动轨迹的平滑和连续,进而确认机械手的运动范围和运动轨迹。同时根据目标物体的区别对抓取任务进行分类,从而进行抓取任务设计,分析机械手的稳定性指标和灵巧性指标,以验证和优化机械手指的运动参数。然后,对三指机械手控制系统进行研究与设计,包括柔顺控制算法研究、软硬件原理分析及设计。通过力/位置混合算法对手指的关节位置和力进行控制,根据位置传感器反馈的信息和规划轨迹完成机械手的指尖位置控制;同时根据压力传感器提供的信息实现基于系统位置的关节力控制,进而实现手指主动柔顺。最后,将机械手样机、控制系统软硬件及上位机连接进行联调,依次进行参数验证实验及抓取性能实验。实验证明所设计的机械手运行参数符合设计要求,控制系统既可以通过有线和无线的方式控制机械手完成各种抓取任务,也可以实现抓取任务所需的柔性。