单杠上的体操机器人是欠驱动多输入多输出复杂系统的典型例子。单杠体操机器人的摆起倒立动作运动范围大，运动具有高度的复杂性和非线性，可以检验控制理论和控制方法在非线性、欠驱动、多变量复杂系统控制上的有效性。本课题在分析人的关节运动特性基础上设计了关节力矩和旋转角度受限的三连杆单杠体操机器人，建立了它的准确数学描述。模仿单杠体操运动员的上杠动作设计了一套摆起倒立动作。分析该系统的运动控制特性，在基于动觉智能图式的仿人智能控制理论思路指导下，将摆起倒立动作划分为六个阶段，并建立了划分阶段的条件即时序规划图式。本文完成了前三个阶段的控制策略的设计，并通过仿真证明了该控制策略行之有效。通过本课题，证明将图式理论和智能控制理论相结合，是解决这一类复杂系统控制问题的一种新的、有效的思路。本文第一章介绍了单杠体操机器人的研究意义和研究现状，以及分析了本课题的难点和特点。第二章介绍了本课题研究的理论背景：图式理论、仿人智能控制理论和将二者结合而建立的适用于复杂系统控制的基于动觉智能图式的仿人智能控制理论。第三章，提出本课题研究的对象：关节力矩和旋转角度受限的三连杆单杠体操机器人，推导了它的数学模型；提出要完成的控制任务：模仿体操运动员上杠动作而设计的摆起倒立动作，分析了这套动作的控制关键。第四章是本文的重点，描述了本课题设计的基于动觉智能图式的仿人智能控制器的结构和内容，具体给出了时序规划图式、前三个阶段动觉智能图式群的表达式。第五章给出了前三个阶段控制系统仿真的参数和仿真结果。