关节型机器人以工作范围大、动作灵活、结构紧凑、能够抓取靠近基座的物体等特点而受到设计者和使用者的关注。本文针对六自由度关节型实验机器人手臂部分进行研究分析,主要研究了机器人总体方案设计、所选定机器人方案的运动学分析、轨迹规划和工作空间分析,虚拟样机设计和运动学的仿真。本课题设计的三自由度机器人手臂为后续课题作了铺垫,待设计完整后的六自由度机器人既可以用于教学和科研,还可以做进一步的研发,所以本课题的研究具有广泛的实际意义和应用前景。为了满足机器人操作内容的要求,本文进行了相关关键技术的研究。首先,作者针对机器人的设计要求提出了多个方案,对其进行分析比较后,选择其中最优的方案后用Pro/Engineer和AutoCAD软件进行了机器人模型结构设计;其次,进行了运动学分析,用D-H方法建立了坐标变换矩阵,推算了运动方程的正、逆解,运用VC++制作了正、逆运动学求解的求解界面;并且用微分变换法推导了速度雅可比矩阵;在基于机器人的运动学的轨迹规划中,通过在操作空间的规划,提出了归一化因子来求解中间结点,通过它可以使求解中间结点变得更简单,并且赋予这些中间结点实际的物理含义,对于规划中精确性和实时性的矛盾,提出了以误差极限法和反向插值法来解决的方法;为了减少规划过程中计算量,在关节空间进行三次样条插值;然后借助图解法进行工作空间分析,作出了实际工作空间的轴剖图。最后,用ADAMS软件进行了机器人手臂的运动仿真,并对其结果进行了分析,对在机械设计中使用虚拟样机技术做了尝试,积累了经验。