车辆、舰船、飞行器等运输载体在工作过程中受外界环境影响较大,将不可避免产生颠簸、震荡等现象,从而导致运输载体上的导航、侦察和稳瞄等设备无法正常工作。稳定平台能够通过实时检测并主动补偿运输载体的位姿变化,实现隔离扰动,从而保证安装于载体的设备在外部干扰作用下具有稳定的工作环境。本文研究的2-UPS/U并联机构是一种典型的少自由度并联机构,能够绕空间定点实现两个方向的自由转动,具有刚度大、承载力强和控制容易等优点,具有良好的发展应用前景。本文在对2-UPS/U并联机器人机/结构设计和运动学分析的基础上,设计并建造了实验样机,并搭建了其控制系统,通过一系列运动实验对前文的研究结果进行了验证。论文的主要工作如下:首先,提出了 2-UPS/U并联稳定平台的设计方案,进行了该稳定平台的机/结构设计,并对其进行了运动学分析。根据设计要求对各零部件进行结构设计,并建立了稳定平台的样机模型,进而建立了其虚拟样机,并对样机进行初步的运动学仿真分析,验证机/结构设计的合理性。另外,对该机构进行了运动学分析,通过坐标变换法得到了该机构的运动学逆解模型及速度雅可比矩阵,进而采用基于速度雅克比矩阵的牛顿迭代法建立了运动学正解模型,并通过分析影响其姿态工作空间的影响因素,采用边界搜索法求解了其可达姿态工作空间。其次,基于多轴运动控制器及Visual C++6.0设计并开发了稳定平台的软硬件控制系统,并介绍了一种基于优化梯形曲线的轨迹规划方法。首先对该控制系统的硬件设备进行选型配置,包括工控机、运动控制卡、电动缸和传感器等部件,然后基于模块化的思想,利用MFC开发人机交互界面,并对不同功能模块进行封装,从而实现对该稳定平台的运动控制。另外,采用基于优化梯形曲线的轨迹规划方法对上平台的运动轨迹进行规划,并通过数值分析软件与虚拟样机软件进行联合仿真,验证了轨迹规划的正确性和有效性。最后,建造了实验样机,开展了闭环姿态调整、姿态跟踪和被动柔顺等一系列实验研究。基于倾角传感器设计了姿态闭环控制方法,并进行了平台的姿态调整实验,验证了软硬件系统设计的合理性及闭环控制方法的有效性。通过对样机分别进行单轴运动和复合运动的姿态跟踪实验,验证了轨迹规划方法的正确性。此外,基于关节力传感器组成力感知系统,设计开发了碰撞自调平功能和被动柔顺控制功能,并通过实验验证了其有效性。