一种多工位直动型凸轮机械手及其工作方法，包括箱体及其连接的运动构件与传动构件，通过传动构件中的电机驱动运动构件中的大凸轮、小凸轮及升降凸轮配合气缸传动使支撑部件、顶部导轨部件及前端导向部件进行上下、前后及左右方向的运动；大凸轮、小凸轮及升降凸轮安装在同一个凸轮轴上，传动装置设置在箱体内部，使整个结构紧凑、成本低效率高且保持了机构运动平稳可靠；通过三个位置传感器检测导向板不同情况下的位置信息与单片机实时信号传递，保证机械手能够到达预定的位置；本发明具有结构紧凑、运动平稳灵活、可靠性好、故障率低、成本低、效率高、寿命长的优点。