Te recomiendo solid works

yo te recomendaria el solidworks:

puedes crear pieza por pieza en 3D y luego unirlas como si fuera un rompecabezas, y ya armado tu brazo, puedes simular movimiento.

aqui te dejo un video:
[YOUTUBE]69KFJwNlAms[/YOUTUBE] Checa a partir el minuto 2
[YOUTUBE]Z8UrvOcnMv8[/YOUTUBE]
[YOUTUBE]9s17UlHOJMc[/YOUTUBE]
[YOUTUBE]P1Q5GnPG_f0[/YOUTUBE]

la web: http://www.solidworks.com/

y el link del post de descarga desde ba-k:
http://ba-k.com/showthread.php?t=1798887&highlight=solid+work
o
http://ba-k.com/showthread.php?t=1890085&highlight=solid+work
o
puedes buscar en otros post, o otras comunidades.

Si tu compu no tiene los requerimientos suficientes, puedes usar la version anterior, que se llama solidedge.

Para hacer una simulación interactiva, puedes usar Blender o Maya, con python, solo programarías los movimientos de tus objetos principales (ya sea uniones, pistones ETC.), para que cambiaran en X,Y,Z, y los demás objetos de la estructuram solo estarían unidos en modo de sistema. y ya lo demás sería programar los eventos de entrada.

El maya anda por aquí, el Blender es Gratuito.

Suerte