自动化上、下料机械手是一种模拟人工操作的动作功能，它可以根据固定程序自动抓取、搬运物体或操作工具。其特点是可以通过编程来完成各种预定的作业，其构造和性能兼具人和机械手各自的优点，它可以代替人的繁重劳动，实现生产的机械化和自动化，能够在有害环境中操作，保护人身安全，因此广泛用于机械制造、冶金、电子、轻工、原子能等行业。

自由度是上、下料机械手设计的重要参数。自由度越大，自动上、下料机械手的灵活性越强，通用性越强，结构也越复杂。普通专用自动上、下料机械手有2~3个自由度。该系统通过对自动上、下料机械手各自由度电机的控制，完成特定的动作。通过传感器接收信息反馈，形成稳定的闭环控制。控制器的核心一般由单片机或dsp等微控芯片组成，通过编程实现所需的功能。

自动上下料机械手的执行机构分为手部，手臂，躯干。

手部安装在手臂的前部。

臂内孔设有传动轴，可将作用传递到手腕处，使其转动、伸展手腕，并打开和关闭手指。自动化上、下料机械手手部的构造系模仿人的手指，分为无关节、固定关节和自由关节。指数又可分为二指、三指、四指等，其中以二指数最多。可以根据夹持物体的形状和大小配置多种形状和大小的夹头，以满足使用要求。手无指，一般指的是真空吸盘或磁性吸盘。

手臂的作用是引导手指地抓住工件，并将其运送到所需的位置。为使自动上、下料机械手能正确地工作，必须对手臂的三个自由度进行定位。

躯干是安装手臂、动力源和各种执行器的支撑物。

自动上下料机械手的传动机构主要有4种：液压传动、气压传动、电气传动和机械传动。

液压驱动式自动上、下料机械手一般是由液动机(各种油缸、油马达)、伺服阀、油泵、油箱等组成的驱动系统，它是由上、下料机械手驱动执行机构工作的。

一般情况下，它的抓举能力很强(高达数百公斤)，其特点是：结构紧凑，动作平稳，抗冲击，抗震动，防爆，但是液压元件要求加工精度高，密封性好，否则泄漏会对环境造成污染。

气动传动系统一般由气缸、气阀、气罐及空气压缩机等组成，具有气源方便、动作迅速、结构简单、价格低廉、易于维护等特点。

但是很难进行速度控制，空气压力不能太大，所以抓举能力不强。

电传动是自动上、下料机械手使用最多的一种传动方式。

它具有供电方便，响应速度快，驱动力大(关节型的持重已达400kg)，信号检测，传输和处理方便，以及各种控制方案灵活多样等特点。

步进电动机是一种以直流伺服电动机(AC)为主要驱动形式的电动机。因电动机速度较高，一般采用谐波传动、RV摆线针轮传动、齿轮传动、螺旋传动及多杆机构等减速机构。

一些自动上、下料机械手已经开始采用无减速机构的大转矩、低转速电机直接驱动(DD)，这不仅简化了机构，而且提高了控制精度。

机械驱动仅适用于动作固定的场合。

通常采用凸轮连杆机构完成规定的动作。它的特点是动作确实可靠，工作速度快，成本低，但不易调整。另一些则采用混合驱动，如液气或电液混合驱动。

自动上、下料机械手的控制要素包括：作业顺序、到站位置、运动时间、运动速度、加、减速度。

上、下料自动机械手的控制分为点控制和连续轨迹控制。根据动作要求，控制系统可设计成数字顺序控制。该方法是先编写程序进行存储，然后按照指定的程序，控制自动上下料机械手进行工作程序的存储方式，分为分离式存储和集中式存储。分体存储是指将各种控制因素的信息分别存储在两种以上的存储设备中，如插销板、凸轮转鼓、穿孔带等；位置信息存储在定时继电器、定速旋转转鼓等；集中存储是指将各种控制因素的信息全部存储在一个存储设备中，如磁带、磁鼓等。这一方法适用于顺序、位置、时间、速度等必须同时控制的场合，也就是需要连续控制的场合。

本实用新型适用于需要快速改变程序的场合。更换一个程序只需更换一个插销板即可，而同一插销板又可重复使用；穿孔带所包含的程序长度可不限，但在出现错误时要全部更换；穿孔卡具有有限的信息量，但便于更换、保存，可重复使用；磁蕊和磁鼓仅适用于存储容量大的场合。对于所选的控制元件，应根据动作的复杂程度和程度而定。对于自动上、下料操作复杂的机器人，采用示教再现式控制系统。较复杂的自动上、下料机械手，采用数字化控制系统，由微机或微处理器控制。最多的控制系统是插销板，其次是凸轮转鼓。有许多个凸轮，每个凸轮都指定一个移动轴，鼓轮移动一周便完成一个循环。

自动上下料机械手可减少工人工作量，提高工作效率，改善产品质量，保证安全，改善工厂形象。

自动上、下料多关节机械手的优点是：动作灵活，运动惯性小，通用性强，能够抓住靠近机座的工件，并能绕过机体与工作机械之间的障碍.随着生产的需要，对多关节手臂的灵活性，定位精度，操作空间等方面的要求越来越高。多关节臂也突破了传统的概念，其关节臂的数目可以从三个到十几个甚至更多，其外形也不局限于人类的手臂，而且根据不同的场合，多关节臂的优异性能是单关节机械手无法比拟的。