高度仿人化、体积小、重量轻、运动稳定、结构控制简单和操作灵活是多自由度残疾人假手的发展趋势。本文结合国家自然科学基金重点项目“新一代仿人型残疾人假手系统及理论的研究”(项目编号:50435040),研制了达到国际领先水平的HIT-DLR新型仿人假手,并进行了手指的运动学和静力学的分析和验证,位置控制和实验研究。研制的假手有5个手指,每个手指可以独立控制,各手指均有力/位感知功能;拇指在1个电机的驱动下,能够沿空间的锥面实现仿人抓握;假手的外形与人手十分相似,尺寸略小于男性成人手,总重约为420g。本文首先综述国内外假手的发展现状,分析假手的发展趋势,在此基础上采用了基于耦合传动原理的设计方案,以解决假手体积和灵活性之间的矛盾。在实验室原有假手的基础上,进行了一系列改进设计。采用连杆机构实现手指的耦合;改进了各手指尺寸;设计了四指和拇指的结构,采用平面四杆和空间四杆相结合的机构设计了拇指的近指节,使拇指具有仿人化的空间运动轨迹;同时为了保证抓握不同物体的有效性和稳定性,使用ADAMS进行了仿真实验,给出四指和拇指的具体布置位置,设计了曲面化的手掌,在外观和运动形式上高度仿人化;并基于集成化的思想设计假手的本体结构,实现假手的机构、传感、驱动和微处理器系统的集成。设计了基于应变测量的、可以互换使用的基关节力矩传感器,对力矩传感器进行了标定;设计了基于巨磁阻效应的、非接触测量的关节绝对位置传感器。进行了食指连杆机构和运动学分析,完成手指耦合四连杆的参数设计,确定连杆的机构参数,对拇指近指节结构进行了运动学分析。建立起假手三维模型,在ADAMS虚拟环境下进行了仿真验证。建立假手单手指的静力学模型,给出抓握不同物体时驱动力矩和各指节受力之间的关系,并进行了ADAMS仿真验证。最后,基于关节绝对位置传感器进行了PID位置控制,同时进行了假手的负载试验、抓取试验及疲劳试验。