面向未来战略侦察、天文观测及深空通讯等领域对大口径抛物面天线、大型光学系统等大跨度-大面积空间结构的迫切需求,使得在轨组装技术成为各航天大国争相研究的热点,而利用机器人技术进行在轨组装是一个重要的研究方向。基于此,本文开展了具有移动、组装功能一体化的混联机构研究,构建出了空间可移动的R+2SPS/RRPRR+R三支链混联机构,该机构不仅具有刚度大、结构紧凑、位置反解简单、动态性能好等优点,而且可实现高精度、高效率的大面积板块拼接。本文对其进行了深入的研究,主要内容如下:1、对混联机构进行了运动学建模和分析。首先描述了机构的构型和工作方式,并通过螺旋理论分析验证了机构的自由度,接着采用矢量法和机器人学DH方法推导了机构的位置反解方程。在此基础上,采用微分变换法对机构的速度和加速度进行了理论推导,然后建立了混联机构的虚拟参数化模型,利用ADAMS对机构多个位置的位置反解进行了仿真运动分析,对比MATLAB数据,验证了反解方程的正确性,并利用拟牛顿法迭代计算和验证了机构的位置正解。2、对混联机构进行了工作空间和奇异位型分析。首先分析了影响工作空间的因素,然后利用极限边界搜索算法描述了求解的步骤,并基于MATLAB软件可视化了机构的灵巧工作空间。在此基础上,通过单一变量法定量地分析了混联机构结构参数对其工作空间的影响,并根据拼接任务要求得到了最优的结构参数值。紧接着基于螺旋理论分析了机构的奇异位型,找出了机构在运动过程中可能发生奇异的位置及此位型下的自由度,并提出了通过设置雅可比矩阵行列式值的阈值来避开奇异点的解决方案。3、对混联机构进行了静力学和动力学理论推导及仿真分析。首先介绍了建立并联机构动力学模型的方法,并采用虚功原理方法对R+2SPS/RRPRR+R混联机构进行了静力学和动力学理论推导。然后利用速度雅克比矩阵和力雅克比矩阵的互偶特性,建立了机构末端力和关节驱动力之间的映射关系。接着基于PRO/E装配模型,在ADAMS软件中仿真分析了混联机构在两种特定轨迹工况下的动态性能,为电机选型、机构优化设计和动力学控制提供了理论依据。4、对混联机构进行了轨迹规划分析。首先分析了轨迹规划的一般方法,并采用三次样条曲线,等效转轴转角方法进行了关节空间和笛卡尔空间轨迹规划的理论推导,然后结合SIMULINK和ADAMS联合仿真技术对关节空间、笛卡尔空间和多过渡点的轨迹规划进行了实时仿真分析,验证了所规划的轨迹曲线平滑且没有突变,对驱动关节不会造成大的冲击,为后续机构的轨迹优化和控制策略研究等奠定了理论基础。通过上述工作,本文建立了R+2SPS/RRPRR+R混联机构的数学模型,验证了混联机构关键技术的可行性,实现了移动、组装一体化的功能,达到了高精度、高效率大面积板块拼接的任务要求。