并联机构与串联机器人相比,具有承载力强、运动精度高、无累计误差、动态性能优越等一系列优点。当前的研究热点尤其集中在少自由度并联机器人,其具有结构较简单、成本较低等特点。本文的研究对象为4-SPS/CS四自由度并联机构,该机构可沿空间三维转动及纵向移动。全文对该机构运动学、动力学和控制模型建立3个方面进行了研究。首先建立了 4-SPS/CS并联机构驱动支链的运动状态模型,对其进行了运动学反解和位置正解分析。在此基础上分析了机构的工作空间,通过给定机构动平台的位置,考虑关节转角约束、杆长约束及连杆之间径向尺寸的干涉等影响因素,获得了不同高度下机构的姿态工作空间。在运动学分析的基础上,将整个机构分为动平台、恰约束支链和驱动支链,基于Lagrange方程法分别对其进行了动力学建模分析,同虚位移原理相结合,求出了机构驱动支链驱动力,为以下控制律的设计提供了理论基础。同时,基于Newton-Euler法对4-SPS/CS并联机构进行了动力学建模,通过对机构的组成杆件进行了受力分析,对每个组成杆件建立平衡方程,联立所有平衡方程建立机构整体动力学模型,为了提高求解效率,将机构中的无效方程进行了省略。根据所建立机构的动力学模型,求解得到了机构各个关节的约束力和约束反力。采用滑模控制对空间4-SPS/CS并联机构进行了轨迹跟踪控制研究,首先在基于Lagrange方程法建立的机构动力学模型的基础上,建立滑模控制律,得到系统的等效驱动力,滑动切换模式控制用于由不确定的干扰项引起的作用力,基于Lyapunov函数对所建立的滑模控制系统进行了稳定性分析。