串联机器人具有结构简单，工作空间大的优点，但是也具有刚度小，承载力低等不足；并联机器人的刚度重量比大，承载力大，但是其工作空间较少。由此本文运用TRIZ理论提出了一种绳驱动的串联机械臂结构，该结构以绳索驱动方式实现减速和远距离传动等功能，使其既具有较好的刚度，又具有较大的工作空间；设计了相应的机构装置，制作了关键部件的实验样机，并对该装置的运动学和动力学进行了相关分析。主要研究内容如下：首先，运用TRIZ理论分析了当前一般串并联机器人中的功能矛盾，定义了机械臂的功能参数、功能冲突，利用分离原理和矛盾矩阵获得相应的发明原理。构思了一种新式绳驱动串联机械臂，该机械臂既有较好的刚度和承载力，又有较大的工作空间。第二，对绳驱动串联机器人进行了结构设计，在不同场合选用了不同绳传动形式，着重设计了二自由肩传动关节，确定绳索的绕组和固定方式，并制作了试验样机，样机运转情况良好。第三，运用旋量理论和指数积公式建立了绳驱动机械臂的运动学模型，分析了机械臂的运动特性,计算了机器人的工作空间。运用拉格朗日法建立了机械臂动力学模型，得出在给定载荷条件下的核心部位的动态载荷。运用多体动力学软件RecurDyn研究绳索在传动过程中状态。最后，对肘关节支撑板用有限元方法进行了分析，将仿真得出的综合载荷加载到核心部件参数化的模型上，利用有限元软件ANSYS软件分析得出应力与结构尺寸的关系，对模型形状做拓扑优化设计，综合简化了模型结构。