在当前,企业面对日益增长的人力成本,制造业转型升级加快的宏观背景下,机械臂应用在各行各业中,根据应用环境的不同,机械臂所使用的末端执行器千差万别。本文设计了一款能够通过自动控制技术操作数控机床面板的多指机械手。通过对机械手的机械结构、运动学模型、动力学模型、指尖最小抓持力和按键最小接触力以及控制系统的研究,本文完成的主要成果如下:首先,根据操作数控机床控制面板的操作对象,确定机械手的尺寸参数以及负载参数,根据仿生学与实际操作情况,确定机械手手指指数与自由度。对现阶段多指机械手主要传动方式与驱动方式进行总结,从中选取了适合本文所设计的机械手最佳方案,同时选取了适用于机械手的旋转角度传感器和压力传感器,通过NX软件建立了虚拟样机。其次,通过对机械手的单指进行正运动学和逆运动学的理论分析,得到了多指机械手的工作空间。通过MD-H法建立了手指结构的误差变换公式,根据机械手零件的尺寸和精度等级确定了各个零部件的公差,结合蒙特卡洛模拟法计算出手指实际位姿与理论位姿的偏移量。然后,根据机械手操作机床面板所需执行的操作任务,结合人手在抓取目标物体时分析抓持方式。通过拉格朗日法对手指进行动力学分析,得出关节转矩与旋转角度的映射关系,进而通过静力学分析,得到指尖接触力与关节旋转角度之间的映射关系。根据指尖抓持的力封闭条件,得到手指在三种接触模型的抓持约束条件,通过混合罚函数法计算了机械手在有接触点模型的条件下,抓持目标物体时指尖的最小接触力。通过接触理论,计算指尖在执行按键操作时的最小接触力。最后,通过MATLAB分析机械手手指在关节空间内的轨迹规划时,分别采用三次多项式插值和五次多项式插值两种方法,得到了机械手在关节空间内的角位移,角速度和角加速度随时间的变化曲线。通过MATLAB与ADAMS联合仿真的方法,在Simulink中成功搭建了PD控制器的机械手控制系统,对比分析了以上两种轨迹规划的方法对手指按键操作的影响。