机械手是近几十年发展起来的一种高科技自动化生产设备，它的特点是可通过编程来完成各种预期的作业任务，在构造和性能上兼有人和机器各自的优点，尤其体现了人的智能和适应性。机械手作业的准确性和各种环境中完成作业的能力，在国民经济各领域有着广阔的发展前景。  

1 机械手的基本原理  

机械手主要由手部和运动机构组成。手部是用来抓持工件（或工具）的部件，根据被抓持物件的形状、尺寸、重量、材料和作业要求而有多种结构形式，如夹持型、托持型和吸附型等。运动机构使手部完成各种转动（摆动）、移动或复合运动来实现规定的动作，改变被抓持物件的位置和姿势。运动机构的升降、伸缩、旋转等***运动方式，称为机械手的自由度。自由度是机械手设计的关键参数。自由度越多，机械手的灵活性越大，通用性越广，其结构也越复杂。一般专用机械手有2～3 个自由度。  

本文采用单片机 AT89S52 作为控制系统的核心部件，在驱动系统中采用日本FUTABAS3003 舵机（即电动式）来构成基本的控制传动系统，在机构的拼装上采用3 自由度全金属结构，达到自动抓取重物并转移的目的。  

2 系统硬件设计  

2.1 动力系统的选择  

一个成功的机械手必须要有强大的动力系统和精准的信号系统。目前，机械手常用的动力系统有液压式、气动式、电动式、机械式。本文选择电动式作为机械手的动力系统。在机器人机电控制系统中，舵机控制效果是性能的重要影响因素。舵机可以在微机电系统和航模中作为基本的输出执行机构，其简单的控制和输出使得单片机系统非常容易与之接口，所以本文选择舵机驱动系统。它接收一定的控制信号，输出一定的角度，非常适用于那些需要角度不断变化并可以保持的控制系统。本文选用的舵机为FUBATA 的，型号为S3003。其主要技术参数如下：①转速：0.23 秒／60 度。②力矩：3.2kg·cm。③尺寸：44.1mm×26.6mm×36.1mm。④重量：37.2g。⑤5V 电源供电。  

2.2 控制系统的选择  

在选择好动力系统的同时，所要考虑的是如何产生控制舵机运动的控制信号，本文选择单片机AT89S52 作为控制单元，单片机可以使PWM（脉冲调制）信号的脉冲宽度实现微秒级的变化，从而提高舵机的转角精度。单片机完成控制算法，再将计算结果转化为PWM 信号输出到舵机，由于单片机系统是一个数字系统，其控制信号的变化完全依靠硬件计数，所以受外界干扰较小，整个系统工作可靠。