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近年来，机器人技术获得快速发展，大大拓展了其应用领域。其末端执行器是机器人与外界环境交互的关键部件，机器人智能化水平和作业能力的提高，很大程度上取决于其末端执行器的灵活度和可靠性，因此对于机器人末端执行器进行研究，以提高其灵活性，具有十分重要的意义。一般来讲，机器人末端执行器分为两种，一种是机器人末端夹持器，工业中比较常用，其结构较为简单，但仅能实现较单一的动作，另外一种是具有多自由度、多关节的多指灵巧手，它模仿人手的功能，可实现对各种复杂形状物体的灵活抓取和精细操作，可应用于助老助残领域的辅助器具、危险环境下的任务作业等，解放人的双手，大大拓展了其应用领域，发展前景广阔。本文基于“大连市智能服务机器人技术与装备工程实验室”建设项目，研制一种齿轮-腱欠驱式三指灵巧手，主要研究内容如下： 基于人手的基本功能及解剖学结构，设计一种齿轮-腱欠驱式三指灵巧手，新型的弹簧-滑块机构很好的实现了手指的欠驱动方式，采用双腱绳传递方式，有效的实现了手指的张开-闭合动作，三个手指基于模块化设计的思想，结构完全一致，其安装位置采用直角三角形结构，可实现捏、包络等预期抓取动作。接着，设计了灵巧手的控制系统，搭建了实验平台，为接下来的研究提供了基础。 提出一种基于逆运动学的单指工作空间分析方法，该方法只需求解两自由度关节的逆运动学，在此基础上再分析第三指节的运动空间，相较于传统的基于正运动学的单指工作空间分析法，其数学计算量小，具有良好的应用价值。基于 V-REP机器人仿真软件，进行了运动学正解下的三指灵巧手工作空间仿真，并分析仿真结果，指出其存在的问题和不足。 基于欠驱动三指灵巧手实验样机，进行非工作条件下的手指顺从能力实验，验证了灵巧手的自我保护能力。进行灵巧手的单指控制实验，包括速度及位置控制，确定出合适的抓取速度及控制模式。对不同形状的物体进行抓取实验，包括捏抓取及包络抓取，以验证灵巧手的抓取性能，并对实验结果分析。针对灵巧手结构存在的问题，对滑轮传动系统进行参数优化设计，结果表明，样机传递机构得到简化，传递效率得到提高。 基于欠驱动三指灵巧手实验样机，在分析、确定灵巧手控制系统架构的基础上，进行其控制系统的集成化设计。首先，进行集成控制系统的硬件设计，包括主控制模块STM32F103C8T6、电机驱动模块 DRV10970等等，所制作的 PCB控制板的尺寸仅为50mm×70mm，与成年人手掌尺寸近似。其次，编写三指灵巧手集成控制系统软件，根据每个电机所在手指指节，设置运动动作，同时设置了多指联动的组合动作，以验证样机结构的可行性。