现有的并联机构型综合方法有螺旋理论法、李群李代数群论法、单开链综合法等方法。本文从圆规的运动规律中受到启发,采用螺旋约束法与组合法综合出100多种新型机构。这些机构分为两自由度机构和四自由度机构两大类,其中四自由度机构可实现动平台三维平移一维转动的空间运动。本文对其中一个典型的机构进行了运动学分析与虚拟样机仿真分析。本文应用螺旋理论对圆规运动学特性的研究中,发现一类新的并联机构,将其中一个典型的机构称为Compasses机构。Compasses机构为含闭环子链的两支链并联机构,具有三维平移一维转动的空间四自由度运动,与著名的Quattro机器人相比本机构结构简单、控制容易、可实现360度整周回转。总的来说,本文的主要工作有如下几点:(1)将螺旋理论型综合方法与实物运动衍化方法结合起来,通过观察圆规运动规律给出动平台的运动输出,然后再运用螺旋理论综合可行运动支链,得到一批新机构。(2)建立Compasses机构的数学模型,通过拆分法构建出Compasses机构的位置关系函数,得到Compasses机构的正向与逆向运动学模型,并在运动学模型的基础上得到机构的速度与加速度模型和其一阶,二阶运动学影响系数。(3)通过几何法与拆分法分析了 Compasses机构的奇异位形和工作空间,针对Compasses机构分别求出第一五杆机构,第二五杆机构和执行机构的边界条件,然后借助软件获得机构的理论工作空间。(4)用PROE软件建立Compasses机构的零件并装配成组件,然后导到ADAMS软件中,建立各构件质量参数和约束关系,并通过机构正、逆仿真验证了 Compasses机构在工业机器人上应用的可行性。