机器人的研究包括三个分支,机械臂(Robot Arm)、机械腿(Robot Leg)和机械手(Robot Hand)。这三个分支往往是分开研究的,其中以对机械臂的研究最为广泛。在最近20年中,机械臂技术得到巨大的发展,机械臂已广泛应用于工业生产及人们生活的各个方面。机械臂从能完成一些简单的抓取、放置、喷漆和焊接操作,发展到能实现在印刷电路板上装插集成电路芯片和在汽车工业中装卸与传送零件这样复杂的操作。因此对机械臂的深入研究在现代制造装配和空间工程应用中起着非常重要的作用,对其更好的拓宽应用领域、服务工程实际都具有重要的理论价值和现实意义。本文主要应用机器人学理论、多体动力学理论及分析力学等理论,对实验室现有的平面三自由度机械臂进行三维实体建模、模态匹配分析、运动学及动力学方程的推导和基于虚拟样机技术的可视化仿真。具体成果如下：首先利用SolidWorks2007软件对平面三自由度机械臂系统进行三维实体建模。对主要零部件、子系统及机械臂总系统利用ANSYS软件进行有限元分析,观测其模态特征,并在此基础上对三自由度机械臂的模态匹配进行分析。随后利用虚拟样机ADAMS技术对机械臂系统进行完整的可视化仿真分析。使用ADAMS仿真技术在各种虚拟环境中模拟机械臂真实系统的运动,仿真各组成部件的相互运动及主要部件受力情况,观测各个关节的关节力矩情况。通过仿真为最终设计提供可靠的仿真依据。最后对平面三自由度机械臂的运动学及动力学进行分析,建立数学模型及应用MATLAB进行数值仿真。首先用D-H参数法及牛顿一欧拉方程推导了机械臂的运动学及动力学模型。然后采用MATLAB软件符号运算进行推导及数值仿真,分析机械臂各关节在考虑存在摩擦力、忽略摩擦力和在不同连杆长度情况下各参数变化对机械臂动特性的影响,为动力学控制设计提供了依据。本文为关于平面三自由度机械臂的基础研究,为将来更加深入地研究机械臂系统的其他问题打下了良好的基础,同时也为下一步的实验提供理论参考和依据。