随着科学技术的发展和人口红利的逐渐削弱，近年来使用在自动化生产线上的码垛机器人的开发及应用是机械加工制造业的发展趋势，本文针对4-DOF码垛机器人采用虚拟样机技术，对其进行了运动学分析、轨迹规划、工作空间分析、动力学分析，设计了PD+G重力补偿的控制模型，并进行了联合控制仿真验证，这对码垛机器人的设计和控制研究具有一定的参考价值。本文使用修改的Denavit-Hartenberg (Modified D-H)方法对码垛机器人进行运动学建模，并对码垛机器人进行正运动学和逆运动学分析，获得了正逆解的解析表达式。在ADAMS中对正运动学进行了仿真验证，使用Robotics Toolbox工具箱对逆解进行了分析和验证。推导了速度雅克比矩阵。采用牛顿欧拉法建立了码垛机器人的动力学模型。在运动学分析的基础之上，绘制了码垛机器人的工作空间云图，采用五次多项式插补方法进行了关节空间的轨迹规划。在ADAMS/View环境下构建码垛机器人虚拟样机模型，定义了虚拟样机的控制输入状态变量和关节角度关节角速度输出状态变量，通过Control控制模块导出到MATLAB中。结合牛顿欧拉法推导的动力学数学模型，在SIMULINK中建立控制模型并进行联合仿真。通过PD加重力补偿控制模型的联合仿真分析，得到该码垛机器人的相关的控制参数。