能模仿人手和臂的某些動作功能，用以按固定程式抓取、搬運物件或操持工具的自動操作裝置。採用機械手可以代替人作繁重勞動，實現生產的機械化和自動化，能在有害環境下進行操作，保證人身安全。機械手廣泛用於機械製造、冶金、輕工和原子能等部門。機械手常用作機床的附加裝置，如在自動機床和自動生產線上裝卸和傳送工件（圖1），在加工中心上用以更換刀具等。機械手主要由手部和運動機構組成。
圖2 夾持軸類工件的多手指機械手
手部結構 可根據被操持物件的重量、形狀、材質和作業要求設計成不同類型，主要有夾持型、托持型和吸附型等。①夾持型：由手指及其驅動裝置組成，分外夾式和內撐式。外夾式使用廣泛，手指一般呈夾鉗形，夾持圓柱體物件時手指通常帶有V型面。多手指外夾式的手部適用於長軸類工件（圖2）。內撐式手部用於以內孔作為抓取部位的工件。②托持型：由手部托持而不夾緊，通常用於沒有精確定位要求的場合。③吸附型：有氣吸盤式和磁吸盤式兩類。氣吸盤能吸取表面較平滑的物件：磁吸盤隻適用於磁性物件。
運動機構 使手部完成各種轉動、移動或復合運動，以實現規定的動作，改變被操持物件的位置和姿勢。運動機構所能實現的升降、伸縮、旋轉等獨立的運動方式，稱為機械手的自由度。多數專用機械手有2、3個自由度。運動機構由液壓、氣動、電氣裝置驅動，或借助主機的動力通過凸輪機構、連桿機構等機械裝置傳動。
機械手往往附屬於主機，一般沒有獨立的控制裝置。某些需要由人直接操縱的操作裝置，如用於原子能部門操持危險品的主從式操作手也常被稱為機械手。