本文密切结合五自由度混联机器人的设计与开发需求,系统分析和对比了TriMule机器人与相同尺度和结构参数的Tricept机器人在运动学、静刚度、刚体动力学三方面的性能,完成如下研究工作:结合Tricept和TriMule机器人的构型特点,论述了两种机构拓扑构型的异同。采用矢量法推导两机构的位置逆解模型,通过对闭环方程求导构造其速度模型及无量纲雅可比矩阵。在此基础上,提出一种可达工作空间的搜索方法,以及任务工作空间求解方法。在给定相同任务工作空间及尺度参数的条件下,以无量纲雅可比矩阵的条件数作为运动学性能评价指标,对比分析二者的运动学性能,结果表明两种机构的运动学性能相当。从力与变形分析入手,借助虚功原理建立了两种机构的静刚度模型。在给定相同尺度和结构参数的条件下,得到了两种机构末端参考点的三向线刚度及轴向扭转刚度在同一任务工作空间中的分布规律,并在任务工作空间下平面内分析对比了二者的静刚度性能,结果表明两种机构的静刚度性能相当。从构造各部件质心处的速度、加速度与末端速度、加速度的映射关系入手,利用虚功原理构造出计及惯性力和重力影响的刚体动力学模型。在此基础上,以关节驱动力与末端参考点线加速度映射矩阵的最大奇异值为局部动力学性能评价指标,研究两种机构动力学性能在任务工作空间内的分布规律,并计算了其在任务工作空间内的均值和标准差,结果表明TriMule机构的动力学性能更优。