多指手的研究是提高机器人系统的操作能力和智能水平的一个重要方面。而控制是多指手研究的一个重点,特定的硬件条件下,控制系统的优劣决定了多指手的操作性能。本文结合国家自然科学基金项目“机器人多指手实时力优化和自主操作控制的研究”(课题号:60675045),以HIT/DLR手为平台,研究了基于同步控制的多指手操作控制方法。HIT/DLR手的手指由三个电机联合驱动,其中两自由度基关节由两个电机和差动机构驱动,驱动器间运动的协调成为影响手指运动精度的重要因素。因此,本文在分析多指手的运动学和动力学以后,将同步控制的思想引入到手指控制算法的设计中,以协调各驱动器间的运动。根据期望轨迹对应的运动学约束设计驱动器间的同步误差,提出了包含速度和加速度前馈项、跟踪误差和同步误差反馈项、饱和度控制项的手指位置同步控制算法。该算法简单,不需要精确的动力学模型参数,并且具有渐近稳定性。实验证明,与传统的无同步控制方法相比,该算法具有更高的位置跟踪精度。分别以基于同步控制的位置控制器和力控制器为内环,建立手指基关节的阻抗控制系统。该系统内环精度提高,从而减小了力超调,缩短了过渡过程时间。多个手指间的协调是研究多指操作的一个重点。本文以物体平动情况下的多指运动学为基础,研究了与单指位置控制算法具有相同结构的多指位置同步控制算法,以协调各手指的运动。实验证明该算法提高了多指手操作控制精度。为了使手指与物体之间保持期望的接触力,在多指位置同步控制算法中引入基于接触力同步误差的力控制环,对期望位置进行修正,进一步改善操作效果。