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1.4王秋菊设计的机械手机构原理图
2 位置定位系统
随着工业的发展，早年靠限位开关来实现两点定位的方式已经不太适合于现代工业生产发展的需求。随着电气比例气动伺服技术的发展，使得机械手能在任意位置定位成为可能。气缸是组成气动机械手的基本元器件，是机械手的动作执行元件，这决定了要提高机械手的定位精度就必须提高气缸的定位精度[1]。德国 FESTO 公司和日本 SMC 公司等都开发出了可以在行程内任意位置定位的气缸，它的定位精度高达±0.5mm 。气缸要在行程内实现精确定位，一般有两种方法，一种是带制动器的运行位置可读出气缸，一种是采用伺服比例系统。
杨振球[15]研究的高精度气动机械手采用伺服比例系统，可以达到±0.5 mm的精度。他采用直角坐标系结构，可以在X、Y、Z方向上任意位置移动。X、Y方向气缸采用无杆式制动气缸，Z方向气缸是带制动的双向导向气缸。他采用某公司成套的电气伺服定位系统来实现空间位置的精确定位，系统包括气动伺服阀、位移传感器(无杆气缸中附带,数字量输出)、驱动装置(ML2B系列无杆气缸)及位置控制器等4部分,可实现任意点的柔性定位和无级调速，其控制系统框图如图1.5所示，由静磁栅位移传感器读出气缸位置，传输给位置控制器，通过比较计算，位置控制器产生一个相应的电压或电流来控制气动伺服阀对气缸的进气控制。这样形成一个闭环系统来实现对气缸的精确定位。该机械手可在空间任意位置进行定位，定位精度高，结构紧凑简单，且应用PLC进行可重复编程控制，但是负载量小，控制要求高。
1.5伺服系统
同样是杨振球[1]研究的简易精确定位的气动机械手采用的则是使用带制动器的位置可读出气缸，如图1.6所示。该机械手采用SMC公司的带制动器的无杆气缸ML2B，气动定位系统由气缸控制阀(三位五通)、制动阀(二位五通)、位移传感器(无杆气缸中附带，数字量输出)、执行装置(ML2B 系列无杆气缸)及位置控制器(CEU2 型)等五部分组成[1]。位移传感器输出气缸位置信息至位移传感器，由位置控制器控制制动阀实现机械手各坐标气缸的精确定位运动[16]。这种无杆气缸的定位精度可以达到0.5mm以内，定位方式简单，使用方便。
1.6制动系统
这两种气缸都使用到了带位移传感器的无杆气缸，和位置控制器，但两种定位方法完全不同，一种是用伺服系统来控制气源的流量来控制位置，另一种则是直接进行断气和制动。伺服系统的精度较高，但控制麻烦，制动系统的控制简单，但精度较差。
3 控制方式
现代气动机械手的控制方式主要是使用PLC，也可以用单片机，计算机。
PLC 是一种以微处理器为其核心的电子系统，经过多年发展已经拥有浮点数运算，温度控制，步进驱动，PID 调节，报表统计，精确定位等高级处理能力［17］。PLC控制的机械手将更具灵活性、高效率、可靠性、低成本、高经济效益［18］。
张文[19]基于PLC控制的气动机械手控制系统设计，根据需要的21个输入和7个输出决定采用了三菱FX2N-48MR控制器。按照不同的工作方式分为回原点、手动、单步、单周期和连续5中工作方式，这样机械手控制就显得复杂，他应用模块化的方法进行化整为零，将整个程序分为手动程序、自动程序和公用程序。先进入共用程序，然后跳转到手动程序或自动程序上。这两种程序可以互锁，以提高安全性。这种控制系统安全可靠，自动化程度高，且可重复编程，极大提高了效率。