近年来，随着国民经济的发展，工业自动化需求越来越高，目前在各种不同 的工业企业中,比如注塑行业，铸件行业等，经常有工件等需要搬运，特别是各 种零件在机电、日用品、五金中占很大比例（70%以上） ，但目前绝大多数是采用 手工作业，从而引发了大量的工伤事故。
机械手不但可以实现安全操作，同时也 可以提高产品质量、提高生产效率、降低劳动强度、还可以避免人工送料、取料 时因疲劳往往送料、取料不准等。本文研发的一种高速高精度工业机械手，能解 决实用化过程中遇到的一些技术难题，具体工作如下： 通过对适用于不同环境的不同形状和结构的工业机械手总体机械结构和驱 动方式研究，针对目前工业机械手质量大、体积大、定位精度低等缺点，设计了 体积小、重量轻、功能完善、电气混合驱动的高集成度的虚拟样机系统模型。
针对目前机械手的定位精度低的缺点， 提出了气动伺服系统来提高机械手的 定位精度。首先建立气动伺服系统模型，针对气缸的特点建立气缸的数学模型， 包括运动学方程、流量方程、能量方程，通过线性化得出系统的传递函数和响应 函数，建立了气动伺服系统的 PID 控制模型。提出了针对步进电机的特点的步进 电机升降速曲线，并给出了软硬件设计。
最后完成了针对上述研究的实验，实验结果表明该取料机械手具有造价低、 定位精度好、 使用灵活等优点， 可以广泛应用于注塑行业， 机械行业， 电子行业， 化工行业、食品和包装行业等各种行业。
关键词：工业机械手，数学建模，气动伺服系统，PID 控制系统。