第一款主从遥控机械手自20世纪40年代在美国问世以来,由于其行业应用的广泛性,无可替代性和其产生的巨大的经济价值,在军事、工业以及社会生产生活中起着重要的作用。结合国内外主从遥控机械手的研究现状以及所需工况条件,本文提出设计一种六自由度伸缩式、手动控制,电动增程主从遥控机械手。从力学角度对机械手的关键部位做进一步的力学分析,最终得到一款设计优良,结构可靠,性能优异的主从遥控机械手。并针对人力操作下,提出了轻松省力使用这款主从式机械手的轨迹规划方法。首先,针对机械手工作设计要求,按照功能原理分析法依次确定机械手的分功能及传动方案。然后将主从式机械手归类分为主从手的肘部、伸缩臂和手部三大部分,完成了肘部、伸缩臂和手部的具体传动设计。根据传动设计,相对应完成了其肘部、伸缩臂和手部的结构设计。从而完成设计一种初步满足要求的主从式机械手。其次,在完成结构设计之后,解决主从机械手关键部件力学分析中存在的难点。首先,将肘部的俯仰运动齿轮轴系作为分析对象,建立齿轮轴系扭振模型,求出其固有频率,避开临界转速,并提出减小齿轮轴系关节角误差的方法。其次,对扇形齿的齿面应力求解,通过Adams建立轴系模型,得到扇形齿的工况扭矩,作为有限元分析的载荷。通过瞬态动力学分析找出齿轮啮合过程中的最大应力位置,并对此位置通过自适应网格细化方法得到该位置的最大应力,发现该点应力无法收敛,通过应力线性化得到应力奇异点的名义应力值。最后应用有限元子模型法对手爪强度进行分析,对薄弱的结构进行结构进行尺寸参数优化,增加手爪的强度。最后,在完成关键部位的设计和关键部位力学分析之后,为减轻操作者的劳动强度,对主从式机械手进行了基于能量最优的轨迹力学分析。首先通过建立机器人D-H坐标系,以三次样条曲线为关节函数,推导主从式机械手的关节角与动能关系式,并通过matlab求解计算,得到在三次样条关节函数的最优运动时序,提出了一种能够轻松省力使用这款主从式机械手的轨迹规划,在最优运动轨迹下以减少人手模式下的能量输入,达到增加主从机械手灵敏度的目的。通过设计和力学分析,得到了一款结构可靠,操作性能优异的主从遥控机械手。