机械手是机器人的一种,综合了微电子技术、自动控制、机械设计、计算机、传感器以及信息处理和人工智能等多个学科研究成果,属于典型的机电一体化设备。机械手同时具有操作和移动功能,有着广阔的应用前景[1]。随着科学技术的发展,机械手越来越广泛的应用于现代化建设的各个方面,机械手控制与设计技术也随之受到更多的关注。随着各行业对设备自动化程度的大幅提高,出现了很多的机械手设备。抓取可靠、环境适应性好、控制简单、自适应性强、自主能力高是衡量机械手设计水平的重要标志[4,5,7]。本文针对目前海水有机锡测量过程中人工操作效率低,精确度难把握并且存在一定危险性的缺点,提出了用机械手代替人工操作的设计方案。通过对近年来国内外机械手研究成果的学习,针对目前常用工业机械手存在质量大、体积臃肿、定位精度低的缺点,设计了一种体积小、重量轻、定位精度高的机械手。主要工作如下:机械手采用电气混合驱动方式:利用气动伺服驱动方法提高了机械手的操作精度,利用步进电机驱动方法加快了机械手的响应速度。针对气缸的特点建立气缸的数学模型,通过线性化得出气动伺服系统的传递函数和响应函数,在此基础上建立了气动伺服的PID控制模型。硬件方面,设计了以PIC单片机为控制芯片,步进电机和气缸混合驱动的机械手;软件方面,借助计算机强大的信息处理能力,通过VC编写的人机交互界面实现通讯功能。针对上述研制的机械手的实验,实验结果表明,该机械手可满足海水有机锡测量任务的要求。