以研制光电子器件多自由度耦合对准系统所需仿真与优化软件包实际需要出发，以多体系统动力学为理论依据，研究开发了具有自主知识产权的光电子器件耦合平台仿真与优化软件系统(简称OSSO)。并在此基础上进一步利用区间分析方法研究多体系统优化设计方法，使其成为机械系统综合的有力工具。包括：(1)利用面向对象程序设计方法研制了光电子器件耦合平台仿真与优化软件系统。整个软件使用标准C++语言编写。其主要特点是：从系统控制的角度，利用观测器和控制器设计约束模块和控制器(包括相互作用力)模块，使得系统很容易扩充到机电与控制系统；统一处理刚性体和柔性体；设计框架程序，通过继承实现扩充，接口与实现分离；采用虚函数实现基本的计算步骤，确保扩充新组件时不更改软件的其他部分。(2)介绍了OSSO的体系结构及功能。OSSO使用交互式图形环境和零件库、约束库、力库，创建完全参数化的机械系统几何模型，求解器采用多刚体系统动力学理论中的拉格郎日方程方法，建立系统动力学方程，对虚拟机械系统进行静力学、运动学和动力学分析，输出位移、速度、加速度和反作用力曲线。软件的仿真结果可用于预测机械系统的性能、运动范围、碰撞检测、峰值载荷等，并对机械系统参数进行优化。(3)研究了以区间分析为基础的多体系统运动学和动力学模型，研制出了相应的计算机软件。包括：将模板元编程技术用于现有的基于表达式模板的多体系统软件包中，大幅度提高了计算效率；利用区间牛顿迭代方法编制高效的区间线性方程组求解器；利用区间数取代部分模板参数，建立约束库的区间分析模型。根据容许输出不确定参数的变化范围，对参数进行优化组合，使多体系统动力学方法从纯分析工具发展为一种有效的机械系统参数设计工具，为机械设计提供一种按照性能需求优化设计参数的方法，并利用上述软件包，根据性能指标研究了多体机械系统的优化设计问题，实现了一种根据给定定位精度和工作空间需求优化6自由度并联机构设计参数的方法。(4)光电子器件耦合对准过程中，耦合平台要求具有多自由度、大行程、高分辨率等特点。步进电机驱动的丝杠、导轨传动机构可以满足大行程的求，但是由于蠕动爬行、反向间隙等因素限制了分辨率的提高。柔性铰链是一种结构紧凑、体积小、无机械摩擦、无间隙的运动导向机构，通过铰链的微量弹性变形提供所需运动，具有高精度和高平稳性的特点。将大行程的丝杠导轨平台和高分辨率的柔性铰链微动工作台相结合研制了一种光电器件耦合平台，解决了大行程与高分辨率的矛盾，实现光纤对接粗、精两级定位。理论和实验研究表明，该耦合平台的实际输出位移线性范围约为90μm，可控分辨率优于0．01μm，定位精度优于0．05μm。