为实现乒乓球机器人准确、灵活、快速击球的目标，本文对乒乓球机器人机械系统与控制系统进行了理论分析，并结合真实击球环境对乒乓球机器人的联合仿真进行了深入研究。对乒乓球机器人进行动力学分析，利用拉格朗日法建立6R串联机器人和3-RPS+RP混联机器人的动力学方程，用五阶多项式规划乒乓球机器人击球轨迹，并通过动力学仿真验证乒乓球机器人动力学模型的正确性与击球轨迹的合理性。建立乒乓球机器人的击球模型，包括乒乓球运动、球与球拍及球台的碰撞；通过预测乒乓球运动轨迹，规划击球路径，仿真实现乒乓球机器人多方位、多回合的击球场景；对碰撞仿真失效现象，提出碰撞失效原理与解决办法，并仿真验证了解决方法的有效性。分析乒乓球机器人控制系统，采用位置、速度和电流三环伺服控制原理，建立控制系统数学模型，利用PID控制原理，通过仿真对系统控制参数进行整定，实现了对机器人控制系统位置和速度的准确控制。对乒乓球机器人进行联合仿真，建立基于位置控制和力控制的仿真模型，对混联机器人3-RPS+RP进行联合仿真，验证了乒乓球机器人模型的正确性与轨迹跟踪特性；实现机器人双机对打虚拟场景，对机器人性能指标进行评价和优化，确定合理的样机设计参数，为乒乓球机器人样机的研制提供理论指导。