柔顺关节并联机器人是并联机器人与柔顺机构融合形成的新型机器人，由于使用柔顺关节传递系统运动，能够从根本上解决由传统运动副带来的间隙、摩擦、冲击等问题，从而有效提高机器人性能，因此，成为机器人学和机构学研究领域的前沿课题之一。目前，国内外研究主要集中在具有柔顺结构的微操作并联机器人的构型设计和运动分析上，而对于宏观大范围高速运动并联机器人，使用柔顺关节替代传统运动副所带来的优越性尚未被揭示出来。　　本文以含大变形柔顺关节的并联机器人作为研究对象，致力于探索此类柔顺并联机器人系统的内在特性及其改善方法，在结构参数设计、运动学及动力学建模、运动规划、轨迹跟踪控制、虚拟样机仿真及实验等方面进行了深入、系统的研究。　　首先，研究了柔顺关节并联机器人的结构参数设计与系统建模。根据3-RRR刚性并联机器人构型，用柔顺关节取代转动副，以机器人的初始位姿不变为条件，设计了柔顺关节及机器人系统结构参数。采用铰链-扭簧模型，建立了柔顺关节并联机器人的系统分析模型，推导了系统的正、逆运动学模型，基于拉格朗日原理建立了系统动力学方程，利用三维建模及分析软件，建立了机器人系统的虚拟仿真模型。这些工作为开展柔顺关节并联机器人的运动规划及轨迹跟踪控制研究提供了有效工具。　　然后，开展了柔顺关节并联机器人的运动规划研究。针对轴心漂移引起的机器人主、从动杆杆长变化，提出了轴心漂移补偿运动规划方法，为解决柔顺关节易产生弹性振动的不足，在笛卡尔空间应用S型速度曲线，规划了机器人的运动参数。结合两种规划方法，提出了柔顺关节并联机器人综合运动规划方法，虚拟样机仿真结果验证了规划方法的有效性。　　其次，研究了基于系统动力学模型的柔顺关节并联机器人轨迹跟踪控制问题。首先，研究了柔顺关节并联机器人轨迹跟踪控制的基本问题。然后，引入滑模变结构控制方法来抑制系统的不确定性误差，设计了计算力矩滑模控制策略，根据误差先验知识结合指数趋近律，设计了趋近率上界滑模控制策略。利用Lyapunov稳定性理论，证明了控制策略的稳定性。基于联合控制仿真模型，开展了轨迹跟踪研究。仿真结果表明，计算力矩滑模控制策略有效实现了含柔顺关节并联机器人系统的轨迹跟踪，趋近律上界滑模控制策略能使系统具有更高的跟踪精度，是实现柔顺关节并联机器人高精度轨迹跟踪控制的有效方法。　　再次，研究了柔顺关节并联机器人的模型逼近轨迹跟踪控制策略。基于径向基函数（RBF）神经网络，逼近机器人系统的不确定性误差，提出了RBF神经网络趋近律滑模控制策略，有效提高了机器人的轨迹跟踪精度;使用神经网络逼近机器人系统模型，分别提出了模型整体逼近、模型分块逼近及模型分项逼近控制策略，具有不依赖系统精确模型的优点，仿真结果验证了控制策略的跟踪性能及鲁棒性，说明了模型分块逼近控制策略的综合性能最佳。　　最后，进行了柔顺关节并联机器人的实验研究。使用柔顺关节取代刚性转动副，搭建了柔顺关节并联机器人实验系统，分别开展了柔顺关节并联机器人与3-RRR刚性并联机器人的对比实验，运动规划实验及轨迹跟踪控制实验。实验结果验证了柔顺关节替代刚性运动副的可行性;通过与仿真结果比较，对实验轨迹精度进行了分析，验证了本文提出的柔顺关节并联机器人运动规划方法及轨迹跟踪控制策略的有效性。