自動上下料機械手是一種能模仿人手和臂的某些動作功能，用以按固定程序抓取、搬運物件或操作工具的自動操作裝置。特點是可以通過編程來完成各種預期的作業，構造和性能上兼有人和機械手機器各自的優點，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。

自由度是上下料機械手設計的關鍵參數。自由度越多，自動上下料機械手的靈活性越大，通用性越廣，其結構也越復雜。一般專用自動上下料機械手有2～3個自由度。控制系統是通過對自動上下料機械手每個自由度的電機的控制，來完成特定動作。同時接收傳感器反饋的信息，形成穩定的閉環控制。控制系統的核心通常是由單片機或dsp等微控制芯片構成，通過對其編程實現所要功能。

一、自動上下料機械手的執行機構分為手部、手臂、軀干
1、手部安裝在手臂的前端

手臂的內孔中裝有傳動軸，可把運用傳給手腕，以轉動、伸曲手腕、開閉手指。自動上下料機械手手部的構造系模仿人的手指，分為無關節、固定關節和自由關節3種。手指的數量又可分為二指、三指、四指等，其中以二指用的最多。可根據夾持對象的形狀和大小配備多種形狀和大小的夾頭以適應操作的需要。所謂沒有手指的手部，一般都是指真空吸盤或磁性吸盤。
2、手臂的作用是引導手指準確地抓住工件，并運送到所需的位置上。為了使自動上下料機械手能夠正確地工作，手臂的3個自由度都要精確地定位。
3、軀干軀干是安裝手臂、動力源和各種執行機構的支架。

二、自動上下料機械手所用的驅動機構主要有4種：液壓驅動、氣壓驅動、電氣驅動和機械驅動
1、液壓驅動式自動上下料機械手通常由液動機（各種油缸、油馬達）、伺服閥、油泵、油箱等組成驅動系統，由驅動上下料機械手執行機構進行工作。

通常它的具有很大的抓舉能力（高達幾百千克以上），其特點是結構緊湊、動作平穩、耐沖擊、耐震動、防爆性好，但液壓元件要求有較高的制造精度和密封性能，否則漏油將污染環境。

2、氣壓驅動系統通常由氣缸、氣閥、氣罐和空壓機組成，其特點是氣源方便、動作迅速、結構簡單、造價較低、維修方便。

但難以進行速度控制，氣壓不可太高，故抓舉能力較低。

3、電力驅動是自動上下料機械手使用得最多的一種驅動方式。

其特點是電源方便，響應快，驅動力較大（關節型的持重已達400kg），信號檢測、傳動、處理方便，并可采用多種靈活的控制方案。

驅動電機一般采用步進電機，直流伺服電機（AC）為主要的驅動方式。由于電機速度高，通常須采用減速機構（如諧波傳動、RV擺線針輪傳動、齒輪傳動、螺旋傳動和多桿機構等）。

有些自動上下料機械手已開始采用無減速機構的大轉矩、低轉速電機進行直接驅動（DD）這既可使機構簡化，又可提高控制精度。

4、機械驅動只用于動作固定的場合。

一般用凸輪連桿機構來實現規定的動作。其特點是動作確實可靠，工作速度高，成本低，但不易于調整。其他還有采用混合驅動，即液-氣或電-液混合驅動。

三、自動上下料機械手控制的要素包括工作順序、到達位置、動作時間、運動速度、加減速度等

自動上下料機械手的控制分為點位控制和連續軌跡控制兩種。控制系統可根據動作的要求，設計采用數字順序控制。它首先要編制程序加以存儲，然后再根據規定的程序，控制自動上下料機械手進行工作程序的存儲方式有分離存儲和集中存儲兩種。分離存儲是將各種控制因素的信息分別存儲于兩種以上的存儲裝置中，如順序信息存儲于插銷板、凸輪轉鼓、穿孔帶內；位置信息存儲于時間繼電器、定速回轉鼓等；集中存儲是將各種控制因素的信息全部存儲于一種存儲裝置內，如磁帶、磁鼓等。這種方式適用于順序、位置、時間、速度等必須同時控制的場合，即連續控制的情況下使用。

其中插銷板使用于需要迅速改變程序的場合。換一種程序只需抽換一種插銷板即可可，而同一插件又可以反復使用；穿孔帶容納的程序長度可不受限制，但如果發生錯誤時就要全部更換；穿孔卡的信息容量有限，但便于更換、保存，可重復使用；磁蕊和磁鼓僅適用于存儲容量較大的場合。至于選擇哪一種控制元件，則根據動作的復雜程序和精確程序來確定。對動作復雜的自動上下料機械手，采用示教再現型控制系統。更復雜的自動上下料機械手采用數字控制系統、小型計算機或微處理機控制的系統。控制系統以插銷板用的最多，其次是凸輪轉鼓。它裝有許多凸輪，每一個凸輪分配給一個運動軸，轉鼓運動一周便完成一個循環。

四、自動上下料機械手可以減省工人、提高效率、提高產品品質、安全性好、提升工廠形象

多關節自動上下料機械手的優點是：動作靈活、運動慣性小、通用性強、能抓取靠近機座的工件，并能繞過機體和工作機械之間的障礙物進行工作.隨著生產的需要，對多關節手臂的靈活性，定位精度及作業空間等提出越來越高的要求。多關節手臂也突破了傳統的概念，其關節數量可以從三個到十幾個甚至更多，其外形也不局限于像人的手臂，而根據不同的場合有所變化，多關節手臂的優良性能是單關節機械手所不能比擬的。