多关节机械手作为可实现柔性自动化的机电一体化装置，具有高度的能动性和灵活性，是现代工业机器人发展中的重要分支，多关节机械手的结构设计、分析和运动控制等研究工作对于其发展和实践运用有着重要的促进意义。基于机器人的发展现状与应用，本文是对关节机械手进行机构运动学分析和运动控制仿真的研究，关节机械手通过控制各关节角位移变化量来实现末端执行器既定的运动，运用运动仿真分析后用精确的关节角数据对机械手执行的工作任务进行控制，使得关节机械手能够精准的完成上下料操作。根据生产线的实际要求，对机械手的机构学进行研究，选定机械手结构为开链式5自由度关节型，并确定机械手的技术参数，绘制机构简图。基于D-H变换方法，介绍数控机床自动生产线上下料用5自由度关节型机械手的运动学分析过程，建立5R关节机械手位姿方程，并求解其运动学的正解和逆解。并验证正解和逆解的正确性。然后，根据上下料方案以及实际生产工况，对机械手运动进行轨迹规划，制定机械手完成作业任务所需的操作顺序、行动步骤和作业进程，在工位点之间进行运动学插值，运用运动学逆解求解各个工位点对应的各关节变量值。最后，对上料过程进行运动仿真分析，包括运用MATLAB软件对上料过程各个关节角的运动位移、速度等进行仿真，绘制各关节的运动特性曲线，并且运用UG进行机构的建模、定义连杆以及运动副，设置各关节的驱动参数，然后对机构进行运动仿真分析，生成上料运动动画。本文运用UG运动仿真模块，生成5R关节机械手上下料运动动画，对位移、速度曲线进行分析，发现问题并对设计方案进行多次反复修正，得出精确数据，为后续的动力学分析以及控制系统设计等奠定重要的理论基础。