在汽车、航空等领域,多采用重量轻、强度高的大尺度整体薄壁件来提高结构件的综合性能。目前这类薄壁件加工用夹具布局一经规划之后,在整个装配或加工过程中保持不变。但是这类薄壁件往往具有多个加工特征,加工过程中载荷分布复杂,一次性规划出来的夹具布局难以适应复杂工况,加工精度难以保障。因此,开发高柔性、抗变形和抑制振动的自重构柔性夹具成为必要,基于腿式并联机器人的动态自重构柔性夹具具有灵活性高、机动性强等特点,能够实现支撑头大范围移动,可以根据加工过程中刀具的位置变化自适应调整支撑布局,使得夹具单元可以针对每个具体的加工特征展开,能够有效抑制薄壁件变形和振动,从而大幅提高薄壁件加工精度。本文以动态自重构柔性夹具系统中的基本单元—8SPU腿式并联机器人为研究对象,分析了结构运动空间、运动性能,并设计了该机构运动控制系统以及驱动电机机械故障诊断系统。其主要内容如下:(1)建立了机器人CAD模型及其数学模型;运用螺旋理论及Kutzbach-Grubler公式分析了机构自由度;建立了机构逆运动学模型及运动约束;利用极径搜索法求解了机构工作空间;并分析了各参数对机器人工作空间的影响规律。(2)建立了机构运动学映射模型;针对机器人旋转、移动自由度,建立了表征运动一致性的全局条件数指标;综合考虑机构工作空间与运动性能,建立了综合目标优化函数;将该函数与粒子群算法相结合,进行了结构参数优化,并分析了优化前后机器人的运动性能及参数影响。(3)针对机器人直线运动及圆周运动进行了运动轨迹规划;根据机器人运动学模型,设计了动平台运动控制策略;采用“工控机+运动控制卡”的控制模式,设计了机器人运动控制系统人机界面。(4)将YU范数、生物侧抑制理论与Fuzzy ART网络相结合,设计了允许多个节点同时更新学习的软竞争ART算法;为提高故障识别率,运用YU范数相似度准则改进了基于距离测度的特征选择算法;两者相结合,设计了针对机器人驱动系统关键部件—驱动电机的机械故障实时监测与故障识别系统。本文从多个方面对腿式并联机器人进行了研究分析,对提升夹具的柔性化、智能化具有重要的学术意义;对由理论设计到工程实际的推广具有重要的指导意义;对提高制造领域加工精度,降低设计制造成本,实现加工工艺自动化具有重要的工程意义。