自人类出现至今,灵活的手腕和灵巧的双手在人类的生产和生活中发挥着极其重要的作用。人手极强的灵巧操作能力是手腕和双手相互配合的结果,其中任一环节受损都会使人手的功能受到极大的限制。目前,全球范围内,数以百万计的手部截肢患者正在忍受着丧失正常生活能力的痛苦。因此,如何设计出一种能够供截肢患者日常使用的仿人机器人灵巧手是当前国内外学者研究的热点。然而,现有的灵巧手仍然存在着如下三个方面的问题:（1）假手结构及控制系统复杂,体积和质量偏大;（2）假手抓握动作不自然,患者使用不便;（3）腕部功能单一,体积或质量偏大。如何解决这些问题是一项极具研究意义的课题。本文主要研究工作及研究成果如下:（1）探究了人手形态特征与抓握运动的基本规律,为仿人灵巧手的结构设计提供了理论依据。人手生理学研究结果表明人手骨骼肌肉结构决定了其形态特征和运动功能。人手形态特征分析结果表明,人手五指长度关系与五指相对位置存在统计学规律。人手抓握运动规律表明,人手在进行日常的抓握运动过程中是高度冗余的,手腕的结构类似一个旋转副和一个万向节的并联机构。（2）提出了仿人灵巧手的设计指标,设计了灵巧手的紧凑机构。基于人手形态特征进行了灵巧手的形态设计,分别确定了各手指长度与相对位置;基于人手抓握运动规律提出了一种灵巧手驱动机构设计方法;依据手腕运动规律提出了一种灵巧手腕部机构设计方法,设计了一种“主动屈/伸+被动旋转”的腕部机构。（3）使用一种三个阈值决策的灵巧手控制方法,通过实验测试了仿人灵巧手的抓握性能。实验结果表明,仿人灵巧手具有良好的抓握能力,腕部机构能有效的调整手部位姿。