工业机器人作为最典型的机电一体化数字装备已广泛应用于各个领域的工业现场,其位姿控制技术也正因此成为国内外极为重视的研究领域之一。位姿控制系统的优劣决定着工业机器人能否快速而精确的执行某一特定的任务。因此,对工业机器人位姿控制的研究具有重要意义。本文以六自由度机械臂为对象,分析了系统的运动学模型和动力学模型；在研究全局快速终端滑模算法奇异问题及适用条件的基础上,提出了基于关节子系统的非奇异全局快速终端滑模控制方法,并将该方法应用于六自由度机械臂位姿控制器的设计。在确定机械臂各连杆坐标系的条件下,利用改进的Denavit-Hartenberg参数法获得其各连杆参数,并计算出系统连杆变换矩阵,从而获得六自由度机械臂运动学模型的构成形式。采用Lagrange分析力学方法推导出系统动力学方程,并通过数值计算分析了模型的正确性。从稳定性、鲁棒性、奇异性、到达时间及滑模运动时间等几个角度研究了全局快速终端滑模控制方法,得出该方法的适用性。运用李亚普诺夫理论设计出各关节子系统的非奇异全局快速终端滑模控制律。为验证控制设计的有效性,对系统进行数值仿真。结果表明,将复杂的机器人模型分解成单关节多状态变量耦合的SISO系统的组合,再对每个子系统分别进行控制器设计的方案是有效的。将分段函数、全局快速终端滑模算法、PID算法分别应用于六自由度机械臂的实物控制,并将三种控制方法下的实验数据进行了分析、对比。且基于控制系统的软件开发环境开发出六自由度机械臂集成监控界面系统。实验结果表明,全局快速终端滑模控制方法能够提高六自由度机械臂的执行效率。