本文以一种自主研制的索驱动并联多体机器人为研究对象,针对其动力学建模、传动系统设计和轨迹优化的关键性问题展开了深入理论研究,旨在提高该索并联机构在轨迹抓取上的高速度、低能耗,并且将所得的相关理论应用于样机。具体研究内容如下:首先,基于矢量环法建立机构运动学逆解模型,基于Maple数值迭代方法得到正运动学数值解。通过对中间弹簧件进行速度、加速度分析,基于拉格朗日能量法,建立矩阵形式的动力学模型,进而得到机构惯量矩阵;运用Matlab软件,对机构在给定轨迹下的动力学模型进行仿真验证,为后续传动系统设计和轨迹优化奠定基础。其次,由于机构的伺服电机和减速比参数对机构运动学和动力学性能具有较大影响,为使机器人达到高速抓取的目的,对其伺服电机和减速比参数进行了设计。提出一种快速确定索驱动并联机构伺服电机和转速比参数的流程化方法,并以所研究的索驱动并联机器人为实例,对其伺服电机的额定转速、力矩、功率、转子惯量等参数和减速比参数进行了设计和选取,同时对相匹配的滚筒半径和绳索参数进行了优选。根据伺服电机转速转矩特性曲线,对选取的伺服系统进行了校核和调整,使机构在不损失抓取速度的情况下成本得到降低。基于机构惯量矩阵,利用CVI指标对机构整体惯量分布做出分析,为优质工作空间的确定提供指导。最后针对实际的高速抓取需求,基于遗传算法,分别对时间最小和能耗最低两种约束条件下机构的抓取轨迹进行了优化。首先对经典的点对点抓取轨迹进行了改良,控制机构在启停阶段速度、加速度为0,且曲线光滑连续,利用德布尔递推公式在关节空间建立了基于非均匀5次有理B样条插值曲线的时间序列模型。在关节空间中建立速度、力矩、功率的约束,以时间最小为优化指标,使用遗传算法对时间序列模型进行寻优,规划使机构单程抓取时间最短的轨迹。为了降低系统能耗,在单次抓取时间限制为0.25s的条件下,使用遗传算法规划出能量最优的时间序列。另外,对两种约束条件下轨迹处于工作空间中不同位置时的结果进行了对比。基于本文的参数设计结果搭建索并联机构样机,对上述理论研究成果进行了实验研究,得到良好的实际效果,索并联机器人样机实现了水平移动300mm条件下每分钟120次的高速抓取运动。