工业机器人是集机械和电子技术于一体的高技术产品,是一种最为典型的机电一体化设备。随着机械、电子、控制、传感器等多学科先进技术的不断进步,其应用范围越发广泛。尤其是近年来,工业机器人技术的不断进步对社会生产和发展起着更为突出的推动作用。在此背景下,工业机器人技术的研究就显得越来越重要。本文在分析Cincinnati机器人本体结构的基础上,用D-H参数法建立了该机器人的运动学模型,推导了其运动学正逆问题算法公式。在MATLAB环境下,仿真绘制了该关节式机器人的工作空间,验证了该机器人运动学模型的正确性。分析了关节空间下机器人轨迹规划的算法,并以此为理论指导规划该机器人的轨迹,进行了关节空间下的轨迹规划仿真,比较了几种规划方法的优劣。在Pro/E环境下,建立了该机器人的三维实体模型,并应用虚拟样机技术,将该实体模型转换成为该机器人的虚拟样机模型。从运动学层面对该虚拟样机模型进行了仿真分析,验证了其正确性。从动力学层面讨论了该机器人虚拟样机操作臂的动力学性能,得到了可视化的参数曲线,为该机器人的运动提供了动力学理论指导。在OpenGL和Visual C++环境下,开发了一套上位机控制软件,主要实现了两种功能,第一,能够在PC机上模拟该机器人的关节运动,直观的显示出该机器人的技术参数;第二,实现了对本已由于各种原因不能动作的Cincinnati机器人的关节运动控制,从PC机向下位机发送数据,即可控制该机器人腰、肩和肘关节的运动。在实际工况下,利用本文开发的控制软件进行实验,检测了该机器人的关节运动,验证了该控制软件的正确性,并通过软件测试验证了该软件的开放性和其良好的可扩展性,达到了课题的研究目的。