非相似型Stewart机构是由动、定平台为两个非相似的半规则正六边形通过六根SPS/SPU支链连接而成的一种典型的六自由度并联机器人。该机构已被广泛应用于微动机构、力/力矩传感器、虚拟轴机床、运动模拟器、空间对接机构等现代高精技术领域。由于奇异位形严重影响机构的性能，故有必要充分研究机构奇异位形的发生规律，并进一步探讨机构的奇异规避方法。为便于得到机构奇异轨迹及其分布规律，将奇异位形分为两类：给定姿态的位置奇异和给定位置的姿态奇异。基于机构的力雅可比矩阵，分别得到机构给定姿态时的位置奇异轨迹一般符号解析表达式和给定位置的基于单位四元数表征的姿态奇异轨迹的一般符号解析表达式。对于位置奇异，研究发现在一系列特征平面（动平面）上的机构位置奇异轨迹是具有明显的几何性质的二次曲线。总结出关于特征平面上的位置奇异曲线几何性质的两个基本定律并给予证明；利用Grassmann线几何与螺旋理论，分析了机构位于奇异位形时的瞬时运动学特性。以单位四元数为姿态参数研究机构的姿态奇异。阐明了机构位置参数给定时，位于姿态原点附近及姿态奇异曲面内部，必然存在一个理论无奇异姿态空间。将姿态原点为球心，姿态奇异曲面的最小内切球定义为无奇异姿态球；将反映该球体积大小的半径称为姿态能力，其可以作为衡量机构理论无奇异姿态空间的大小。进一步研究了机构构型参数和位置参数对姿态能力大小的影响情况。对机构位于给定姿态的位置空间和给定位置的姿态空间分别进行了研究。综合利用逐步搜索算法和二分法，给出机构给定姿态的位置空间、无奇异位置空间以及给定位置的约束姿态空间、实际无奇异姿态空间的数值求解新方法；将具有规则大小形状的实际无奇异姿态空间边界的最小内切球作为衡量机构实际无奇异姿态空间大小的标准，称之为实际姿态能力。定义约束位置空间内各个位置点的平均实际姿态能力为全局姿态能力，研究了机构构型参数对全局姿态能力的影响情况。在机构奇异位形研究的基础上，进一步研究机构给定姿态时的无奇异位置运动规划方法和给定位置处的无奇异姿态运动规划。利用机构动平面上位置奇异轨迹几何性质，研究了机构姿态给定时的位于动平面上无奇异位置运动路径的规划问题。以单位四元数为姿态参数，基于四元数理论构建刚体姿态运动学方程和快速旋转作用的姿态轨迹方程；通过分析机构姿态奇异轨迹分布并利用刚体快速旋转作用的姿态轨迹方程，构建机构无奇异快速姿态运动的规划方法；以雅可比矩阵条件数最小为目标，利用遗传算法优化机构的姿态冗余自由度，使得机构的运动及力传递性能得到显著改善。