并联机构具有运动惯量小、空间结构紧凑、累积误差小和移动速度快等优点,得到了各国学者及工业界的关注,并广泛地应用于分拣拾取装置、数控机床、救援机器人和康复训练装置等领域。面向抓取和分拣等场合（载荷小、速度高或较高、需要三移动和一转动自由度）,提出一种新型3T1R型2PRPaU-2PSS并联机构。本文以2PRPaU-2PSS并联机构为研究对象,对其结构、运动学、工作空间、尺度综合等方面进行了较详细的理论分析和研究,并进行了样机的研发。主要研究内容如下:（1）对2PRPaU-2PSS并联机构进行结构分析。运用方位特征（POC）集理论,分析机构约束特性、自由度和结构耦合度,判定机构驱动副选取的合理性。分析表明机构具有三移动和一转动（绕铅锤轴转动）的自由度,机构耦合度κ=2,机构驱动副选取合理。（2）对2PRPaU-2PSS并联机构进行运动学分析。根据杆长约束条件,建立机构位置分析非线性方程组,由机构耦合度κ=2,表明机构位置正解较复杂,将其位置正解问题转化为求一元方程,并应用改进灰狼优化算法求解该问题。推导出机构速度和加速度正逆解解析表达式。给出机构运动学分析数值算例,根据理论模型,经Matlab软件进行位移、速度和加速度计算,同时应用Adams软件进行仿真验证。对比表明,理论分析与数值仿真的位移、速度和加速度平均误差分别为3.085×10-5mm,2.783×10-6 mm/s和5.2753×10-6 mm/s~2,角位移、角速度和角加速度的最大误差分别为8.360×10-6°,1.663×10-6°/s和1.883×10-6°/s~2,误差值均较小,可忽略不计,表明文中给出的运动学分析模型和计算方法正确可靠,为后续机构参数化设计奠定基础。（3）对2PRPaU-2PSS并联机构进行工作空间分析。以螺旋理论为数学工具,建立2PRPaU-2PSS并联机构运动/力传递性能指标模型,结合机构约束条件等,给出机构定姿态规则有效传递工作空间（Regular effective transmission workspace,RETW）的定义及计算方法。给出机构工作空间分析数值算例,应用Matlab软件,采用数值搜索法绘制出机构在定姿态角时的ETW和RETW边界曲线。结果显示,机构在定姿态角γ为30°时,机构在给定尺度参数下的RETW半径为103.8281 mm,RETW范围内的AITI和AOTI分别为0.5493和0.3748,机构的RETW半径较小,传递性能较差。（4）对2PRPaU-2PSS并联机构进行尺度综合。以2PRPaU-2PSS并联机构的定姿态规则有效传递工作空间（Regular effective transmission workspace,RETW）尽可能大、平均输入传递指标和平均输入传递指标较优作为目标函数,以机构尺度参数和球铰开口方向角度等作为决策变量,结合机构约束条件,建立机构尺度参数多目标优化模型。给出机构尺度综合数值实例,采用NSGAⅡ-DE算法求解该问题,选取算法所得结果的两组解进行尺度参数优化设计。结果显示,优化后的规则有效传递工作空间半径分别提高了56.583 9%和69.225 0%,规则空间平均输入传递指标分别增加了3.058 4%和7.203 8%,规则空间平均输出传递指标分别增加了4.150 7%和9.498 4%。表明文中尺度综合多目标优化模型及计算方法正确、可行。（5）2PRPaU-2PSS并联机构原理样机的研发。基于尺度综合优化后的参数对机构进行机构原理样机结构设计,通过UG建模、运用ANSYS软件对机构关键杆件做有限元分析,得到机构关键杆件的应力值、应变值,从而确定了杆件尺寸大小。对机构驱动副选型及合理设计机构定/动平台,经原理样机加工、整体装配验证了机构运动位姿,满足了预期,为实际应用奠定了基础,且对开发新型工业自动化装备具有一定的理论价值和工程价值。