本文研究的混联机械手属于五自由度混联机械手。五自由度混联机械手是由并联工作头和机床本体两部分组成，是由并联机构与串联机构串联而成的混联机械手。它既有并联机构的结构简单、刚度大、稳定性高，成本低、不存在累积误差、灵活性高等特点，又有结合了串联机够运动空间大等特点。五自由度混联机械手有着广泛的应用领域，它可以应用于多面体加工，如木材的雕刻、异形石材等材料的加工，也可应用于搬运、安装等领域。本文针对五自由度混联机械手进行以下几个方面的研究:　　首先，对混联机械手的本体结构进行了样机设计。论述了每个零部件的设计难点，研究了五自由度混联机械手的三维建模过程，最终确定了五自由度混联机械手的三维模型;通过solidworks软件和adams软件对并联工作头进行了干涉检验及运动仿真，进一步验证了机构设计的合理性;研究了五自由度混联机械手的并联工作头的二维设计，确定了并联机构的总装图、局部装配图、零件图，进一步细化了每个零件的合理设计尺寸。　　其次，对五自由度混联机械手的运动控制进行了研究，其中并联机构是运动控制的难点。本章研究了并联工作头的三种运动控制算法，即是PD算法、PD加重力补偿控制算法和计算力矩法，通过Matlabsimulink软件仿真验证得知，计算力矩法，控制效果好，抵抗外界干扰能力强;对拥有计算力矩控制算法的五自由度混联机械手的并联工作头进行干扰试验，系统在受到外界干扰后，能够很快恢复稳定，系统的稳定性比较高;研究了五自由度混联机械手的刀具补偿和进给控制，为五自由度混联机械手的运动控制提供参考。　　再次，本章对五自由度混联机械手的加工刀具轨迹规划进行了研究。对直线插补算法和圆弧插补算法进行研究与比较，直线插补算法和圆弧插补算法是零件加工中最常用的两种插补算法，五自由度混联机械手既能实现圆弧插补算法，也能实现直线插补算法。本文选择出了适合五自由度混联机械手的插补算法。另外，计算了五自由度混联机械手走到步长和走刀行距。　　最后，搭建了五自由度混联机械手的控制系统和测试系统。五自由度混联机械手的控制系统，是由NC主机、电气控制柜、伺服电机、电主轴等组成;五自由度混联机械手的测试主要由PC主机、光栅尺、拉力传感器等组成。控制系统完成对整个五自由度混联机械手的运动控制;测试系统既能通过网线提取控制系统的各种数据，又能提取位移传感器和拉力传感器测量值。