機械手是最早出現的工業機器人，也是最早出現的現代機器人，它可代替人的繁重勞動以實現生產的機械化和自動化，能在有害環境下操作以保護人身安全，因而廣泛應用于機械制造、冶金、電子、輕工和原子能等部門。
 
機械手主要由執行機構、驅動機構和控制系統三大部分組成。本文主要介紹機械手設計的驅動和控制系統需要的三大要素：步進電機，步進電機驅動器，控制器。
機械手按驅動方式可分為液壓式、氣動式、電動式和機械式機械手。本文設計的三自由度機械手屬于混合式機械手，它綜合了電動式和氣動式機械手的優點，既節省了行程開關和PLC的I／O端口，又達到了簡便操作和精確定位的目的。
 
機械手是一種能模擬人的手臂動作，按照設定程序、軌跡和要求，代替人手進行抓取、搬運工件或操持工具的機電一體化自動裝置。三自由度機械手又稱3D機械人，能夠實現三個自由度方向(水平、垂直和旋轉)的抓取或放置物品，具有操作范圍大，靈活性好，應用廣泛的特點。
 
可編程控制器(PLC)是一種專門為工業應用而設計的進行數字運算操作的電子控制裝置。由于其具有可靠性高，功能強，編程簡單，人機交互界面友好等特性而廣泛用于工業控制系統。
步進電機是將電脈沖信號轉變為角位移或線位移的開環執行元件。在非超載情況下，電機的轉速、停止位置只取決于脈沖信號的頻率和脈沖數目。這一線性關系的存在，加上步進電機只有周期性誤差而無累計誤差的特點，使其在速度、定位等控制領域應用得非常廣泛。
 
1 機械手的系統結構與運動方式
機械手為圓柱坐標型。機械手手臂的左右運動(水平方向)由伸縮步進電機控制，上下運動(垂直方向)由升降步進電機控制，逆時針和順時針旋轉運動則由底盤直流電機的正反轉控制。機械手的夾緊裝置采用關節結構，其夾緊與松開用氣壓驅動，并由電磁閥控制。
 
機械手可以根據設定程序的動作將工件從A處搬運到B處。
2 機械手控制系統設計
 
 機械手系統設置了手動工作方式和自動工作方式。自動方式又分為自動回原點、單步、單周期、連續四種工作方式。