从仿生学的角度设计功能、外观和运动形态与人手逼真的拟人型多指假肢手,既能满足日常生活的操作需求,又能提高使用者的自信,是假手研究领域的重要方向。本文设计了一种具有耦合运动特征和欠驱动自适应抓取功能的假肢手指机构,并对机构的结构参数进行了优化设计,使假肢手指具有拟人化的外形与运动特征。本文首先综述了假肢手指机构的国内外研究现状,在总结各种手指机构优缺点的基础上,结合人手指的结构与运动特点,基于弹性元件和耦合连杆机构设计了一种兼具人手指耦合运动特征与自适应抓取功能的欠驱动假肢手指,并对手指机构在自然弯曲运动和自适应抓取过程中的运动学进行了分析与仿真验证。手指运动生理特征的研究表明,人手指在自然屈伸过程中,由于肌腱的连接拉伸作用,三个指节的运动角度呈一定的耦合关系,指尖跟随固定的运动轨迹。基于这个特点,本文采用数据手套对手指自然运动过程中三个指节的角度数据进行了采集分析与数学关系拟合。以此作为优化目标,选取复合形优化算法完成了手指机构参数的优化设计,使欠驱动假肢手指具备拟人的运动特征以及更大的运动空间。针对手指机构的结构特点,运用虚功原理建立了假肢手指在各种抓取情形下的静力学模型,并采用Adams验证了它的正确性。在此基础上,分析了驱动力矩、弹性元件刚度与各指节抓取力之间的关系,研究了假肢手指在变位姿抓握时的抓握区域以及不同抓取区域内的抓取力特征,为实现假肢手的稳定抓取功能作了初步的探讨。最后,根据加工的假肢手指搭建了物理试验平台,并进行了假肢手指的自然弯曲运动与抓握实验。实验结果表明,假肢手指能实现预期的自然耦合运动特征、自适应抓取不同形状和尺寸的物体,具有与仿真分析基本一致的抓取力特征。