近年来,得益于相关技术的发展和各国政策的推动,机械手在工业生产自动化解决方案中的使用量日益增长。本文针对电子元器件插件作业自动化,结合国内外现有技术,设计一台SCARA机械手,并对其进行相关的分析研究。首先,本文根据电子元器件装配的实际生产需要,确定机械手的技术参数指标,奠定结构设计基础。通过对比相关器件性能优劣,结合实际设计情况,选定交流伺服电机和谐波减速机应用于机械手的关节结构。在Solidworks辅助设计软件中,完成了各零件的具体设计和装配。其次,本文采用D-H法建立了机械手的坐标系模型,根据机构尺寸确定模型参数。以连杆在坐标系中的描述和连杆间坐标系变换理论为基础,进行正运动学分析,获取机械手的正运动学方程。运用代数法对正运动方程进行逆向求解,得到相应关节变量的逆解表达式。运用MATLAB和ADAMS进行仿真,共同验证了运动学求解方法的合理性和结果的正确性。接着,本文对静态条件下连杆的受力平衡关系进行分析,得到机械手的静力学求解方程,在模拟受力条件下仿真关节受力。推导运动过程中连杆的速度、加速度等运动特征量表达式。用牛顿-欧拉公式计算运动过程中连杆的惯性力和力矩,建立新的受力平衡关系以求解动力学方程。同样,使用ADAMS和MATLAB仿真验证求解方法的合理性和结果的正确性。然后,本文基于滑模控制对机械手前两关节的轨迹跟踪控制策略进行研究。选取线性滑模面,设计了基于等效控制形式的控制器,通过比较不同参数条件下的误差变化,确定了合理的滑模面参数,并对该控制策略进行仿真。以指数趋近律为对象,研究趋近律在控制策略中的应用。对比在不同参数下的关节跟踪误差和s曲线,研究指数趋近律参数对控制效果的影响。在双幂次趋近律基础上,结合指数趋近律组成新的趋近律,设计了相应控制器。通过仿真可直观地看出新趋近律条件下误差趋近于零的速度明显加快,表明其控制效果得到改善。最后,在仿真分析基础上,课题组联合电子科技大学东莞研究院对机械手样机进行开发,并配套开发控制单元。本文对所开发样机的实体构型以及控制单元作了简单介绍。