随着科技的快速发展以及现代生产领域对装备通用性和适应性的需求日渐增加,可重构并联机构的构型综合与分析受到了国内外学者的广泛关注。本文以具有一转动两移动运动操作模式和两转动一移动运动操作模式的运动分岔多操作模式并联机构为研究对象,通过构型综合设计出多个满足要求的并联机构,优选其中1个机构开展具体的运动学分析、静刚度分析、动力学建模、性能评价和尺度优化,最终搭建样机并进行实验。首先,综合出了一些具有一转动两移动运动操作模式和两转动一移动运动操作模式的运动分岔并联机构,并优选出其中一种机构进行后续分析。运用螺旋理论分析了该机构的自由度,确定了各操作模式下转轴的具体位置以及移动轴的方向。因为机构最多具有瞬时4自由度,所以其在3自由度操作模式下具有冗余驱动的特性。确定采用分支内冗余驱动的形式可以实现对机构的控制。其次,对冗余驱动多操作模式并联机构开展了位置分析,得到了其位置反解和位置正解的解析解。运用螺旋理论,开展了速度和加速度分析。利用速度分析得到的雅可比矩阵,确定了机构在各操作模式下的奇异位形。结合虚功原理建立了机构的逆动力学模型,通过Moore-Penrose广义逆对冗余驱动并联机构的驱动力组合进行了最小二范数优化。使用ADAMS软件进行仿真,结果验证了逆动力学理论模型的正确性。采用基于螺旋理论和应变能的方法进行了静刚度建模,通过ANSYS软件的仿真,验证了静刚度模型的正确性。再次,利用位置反解,通过搜索法得到了并联机构在2个操作模式下的工作空间,机构具有较大的转动范围。使用运动/力传递性能方法对机构进行了运动学性能评价。结果表明机构在一转动两移动操作模式下的运动/力传递性能优于两转动一移动操作模式。使用虚功刚度指标对机构进行了刚度性能评价。最后,基于全域运动/力传递指标和全域刚度指标,使用空间模型法开展了多操作模式并联机构的尺度优化。基于尺度优化的结果,设计并搭建了并联机器人的实验样机。通过实验证明了机器人可实现各操作模式间的平稳切换。