欠驱动机器人是一类驱动装置数少于系统自由度的机械系统，因此这类机器人具有降低系统的质量，节约能耗、灵活性好、降低成本等优点。有着广阔的应用前景和重要的理论意义，成为机器人研究领域的新热点。本文的研究对象是平面三关节欠驱动机械臂，以模糊控制为主要方法，采用多输出控制策略，设计出了多输出模糊控制器，对平面3R欠驱动机械臂进行末端轨迹控制仿真及实验研究。首先，分析了用拉格朗日方程建立的平面3R欠驱动机器人动力学模型的动力学特性。基于模糊控制原理，针对机器人末端轨迹跟踪控制，设计多轴输出模糊控制系统。该系统通过两主动关节同时与被动关节之间的动力学耦合作用来控制被动关节，为实现末端圆弧轨迹跟踪仿真与实验研究奠定控制理论基础。其次，以多轴输出模糊控制原理为理论根据，用Adams和Matlab联合仿真的方法，分别进行了末端跟踪圆弧轨迹、直线轨迹的联合数值仿真，并对仿真结果及误差进行分析，分析表明：利用多输出控制方法，对于不同轨迹跟踪，仿真结果都能达到较高的精度。说明多输出控制方法的可行性与适用性。最后，针对欠驱动机器人实验平台，利用所设计的多输出控制系统，进行了两个主动关节同时耦合被动关节的圆弧轨迹跟踪、直线轨迹跟踪或复杂轨迹跟踪的实验，并对实验结果及误差与单输出控制比较分析。结果表明：所设计的多输出模糊控制策略精确地完成了末端轨迹跟踪任务。通过与单输出控制策略下的实验结果的对比分析，表明了所设计的多输出控制策略的精确性及实用性。