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选题背景和意义用于再现人手功能的技术装置，称为机械手。机械手是模仿着人手的部分动作，按给定程序、轨迹和要求实现自动抓取、搬运或操作的自动机械装置。在工业生产中应用的机械手被称为工业机械手。工业机械手是近几十年发展起来的一种高科技自动生产设备，也是工业机器人的—个重要分支。其特点是可以通过编程来完成各种预期的作业，在构造和性能上兼有人和机器各自的优点，尤其体现在人的智能和适应性。机械手作业的准确性和在特殊环境中完成作业的能力，在国民经济领域有着广泛的发展空间。
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机械手在现代自动控制领域中出现的一项新技术，他的发展是由于其积极作用正日益为人们所认识。它能部分地代替人工操作；能按照生产工艺的要求，遵循一定的程序、时间和位置来完成工件的传递和装载；能制作必要的机具进行装配从而大大的改善工人的劳动条件，显著地提高劳动生产率，加快实现工业生产机械化和自动化的步伐。机械手是机械化、自动化生产过程中发展起来的一种新型装载。它可在空间抓、放、搬运物体等，动作灵活多样，广泛应用在工业在工业生产和其他领域内。应用程序控制机械手能实现各种规定的工序动作，不仅可以提高产品的质量和产量，而且对保障人身安全，改善劳动环境，减轻劳动强度，提高劳动生产率，节约原材料消耗以及降低生产成本，有着十分重要的意义6372
（1）磁吸式机械手机械结构设计
根据设计说明书的要求：最大抓重：300N；夹持范围：板料，长400-600mm，宽300-500mm，厚0.8-6mm。本设计是磁吸式机械手的设计，通过综合考虑，本设计选择吸盘作为磁吸式机械手的手抓。在确定手指的抓取力时，除考虑工件重量外，还应考虑在传送或操作过程中所产生的惯性力和振动，以保证工件不致产生松动或脱落。手抓的力学分析是需要考虑到电源设计、绕组材料相关好、磁吸力的相关计算等有关电磁学的相关知识，并不仅仅是学习过的机械知识，是各个方面知识的融合。
（2）磁吸式机械手的控制系统设计
磁吸式搬运机械手的动作过程包括上升下降运动、旋转运动及夹紧工件的动作，直流电动机与自动控制系统连接从而实现其动作的转换由控制系统软件进行控制，实现机械手的上升、下降和旋转运动，准确的定位，满足生产过程中的各种操作要求。
4 研究方法及方案
4.1 机械手机械结构的比较与选择
采用圆柱坐标型机械手
图2 比较：
1） 直角坐标型机械手
直角坐标式机械手是适用于工作位置成行排列或与传送带配合使用的一种机械手。它的手臂可作伸缩，左右和上下移动，按直角坐标形式X、Y、Z三个方向的直线进行运动。
其工作范围可以使一个直线运动；二个直线运动或三个直线运动。如在X、Y、Z三个直线运动方向上各具有A、B、C三个回转运动，即构成751个自由度。但在实际上是很少有的。缺点是这种机械手作业范围较小，占空比大，灵活性差。
2） 圆柱坐标型机械手
圆柱坐标式机械手适用于搬运和测量工作。 具有直观性好，结构简单，而动作范围较大等优点。
圆柱坐标式机械手由X、Z、φ三个运动组成。它的工作范围可分为：一个旋转运动，一个直线运动，加一个不在直线运动所在平面内的旋转运动；二个直线运动加一个旋转运动。
圆柱坐标式机械手的特征是在垂直导柱上装有滑动套筒、手臂装在滑动套筒上，手臂可作上下直线运动（Z）和在水平面内做圆弧状的左右摆动（φ）。