随着工业的不断发展和科技的不断进步，工业机器人得到了越来越广泛的应用。对工业机器人的研究，有助于提高工作效率和改善操作性能。而机器人运动学、动力学和控制理论则是工业机器人研究的重要基础。本文以实验室自行研发的五自由度机械臂为研究对象，对其运动学、动力学和控制方面进行建模、仿真和分析。首先，建立了机械臂的ADAMS虚拟样机。采用Pro/E软件建立机械臂零件三维模型，装配并进行静态和动态干涉检查。在确保机械臂的零部件无干涉后，将其装配体文件保存为Parasolid格式文件并导入ADAMS。在ADAMS/View模块中，设置工作环境，修改实体模型，创建运动约束，建立了机械臂虚拟样机。其次，对机械臂进行了运动学建模、仿真和分析。运用D-H参数法建立了机械臂的运动学模型，推导出正运动学方程，采用代数方法求出其逆运动学解。基于MATLAB的Robotics Toolbox,编程实现了机械臂的数学模型，并实现了正、逆运动学的数值计算和可视化仿真。基于机械臂的ADAMS虚拟样机，进行了运动学仿真，仿真结果定性地验证了正、逆运动学分析结论。再次，对机械臂进行了动力学建模、仿真和分析。基于牛顿-欧拉迭代动力学算法，对机械臂进行了逆向动力学分析与建模，得到逆向动力学方程的一般形式。基于MATLAB中的Robotics Toolbox，实现了机械臂正、逆动力学仿真。基于机械臂的ADAMS虚拟样机，进行了逆向动力学仿真，两者结果相互印证。最后，对机械臂进行了控制的建模、仿真和分析。一方面，建立了单关节模型，并基于控制律分解方法建立了机械臂的运动控制模型，实现了MATLAB和ADAMS的联合仿真，结果显示了该系统良好的阶跃响应、轨迹跟踪性能。另一方面，基于计算力矩法，建立了机械臂的动态控制模型，采用MATLAB中的Robotics Toolbox搭建了仿真系统，结果显示了该系统具有精确的轨迹跟踪能力。