计算机和机器人技术的不断发展，使机器人的应用范围也不断扩大，工作环境也扩展到了包括天空、水面、水下等方面，因而对机器人的姿态提出了进一步的要求。本文主要研究多自由度机器人末端姿态稳定控制的问题，在水面及水下平台作业、船舶吊放货物等领域将有广泛的应用前景。本文介绍了多自由度机器人的国内外发展情况，提出了本系统的设计方案，包括系统组成和工作原理等。根据机器人姿态稳定控制的要求，利用D-H方法分别对机械手和机器人整体进行了正、逆运动学的建模，并利用正、逆运动学仿真验证了建模的正确性。运用运动补偿的原理解算出了机器人姿态稳定的控制函数，并通过其仿真验证了姿态稳定控制算法的正确性和可行性。最后分别利用PD控制、PD加前馈补偿控制和PD加修正前馈控制对机械手的位置跟踪和速度跟踪性能进行仿真比较。本文基于VC++设计了机器人上位机的控制软件，实现了机器人姿态稳定控制等功能，解决了机械手和摇摆台的协调控制问题。