并联机构具有运动精度高,刚度大,动态性能好等特点,适用于精密定位、高速运动、轨迹跟踪等场合,在精密制造领域有广泛的应用,比如半导体加工、微纳操作、医学工程等。并联机构的特殊构型造成其工作空间内有很多奇异位形,在奇异位形,并联机构失去部分约束,末端动平台失去控制,可能引起自激振动现象。本文对平面3-(?)RR并联机器人的奇异位形、自激振动和工作模式转换进行了系统的研究。完成了机构的运动学和刚体动力学建模与仿真、奇异位形分析、自激振动分析和工作模式转换的理论分析,并进行了相应的实验研究。全文研究内容如下:对平面3-(?)RR并联机器人奇异位形及其对机器人运动的影响进行了分析。首先对平面3-(?)RR并联机器人的奇异进行了分类,明确了正向雅克比矩阵、逆向雅克比矩阵的行列式和条件数对应的物理意义。然后对比了四种参数检测奇异的异同之处,选用正向雅克比矩阵行列式来检测奇异。之后分析了平面3-(?)RR并联机器人在八种工作模式下定姿态工作空间内的正向雅克比矩阵奇异分布和特点,找出了平面3-(?)RR并联机器人的所有奇异位形。通过实验验证了平面3-(?)RR并联机器人穿过正向雅克比矩阵奇异曲线的运动具有不确定性,在轨迹规划中不能穿过正向雅克比矩阵奇异曲线。最后在奇异区域附近重新规划轨迹,使平面3-(?)RR并联机器人的运动轨迹远离奇异,保证其轨迹的跟踪精度。对平面3-(?)RR并联机器人定位时的自激振动现象进行了研究。从机构位形和关节驱动两方面,研究位形的奇异性和驱动电机的伺服增益对机器人自激振动现象的影响,揭示了自激振动产生的两种原因。实验中利用加速度传感器测得在奇异位形和非奇异位形定位时的自激振动信号,通过电机编码器测得输入关节的位置和速度,由平面3-(?)RR并联机器人驱动关节实测位置、速度和加速度通过正解得到动平台的位置、速度和加速度,对比正解得到的加速度与动平台实测加速度,发现两者在时域和频域内吻合较好。最后,分析了实验系统驱动电机的控制原理,通过调整伺服增益消除了在非奇异位形定位时的自激振动。完成了平面3-(?)RR并联机器人的工作模式转换研究。为了实现平面3-(?)RR并联机器人在全局工作空间的自由定位,寻找最佳的工作模式组合以避开工作空间的奇异区域;分析了平面3-(?)RR并联机器人在八种工作模式下工作空间和奇异特性的异同之处,提出了多种工作模式转换的策略。然后对平面3-(?)RR并联机器人进行工作模式转换实验研究,确定了最佳的工作模式组合以避开奇异区域,通过实验验证了平面3-(?)RR并联机器人工作模式转换的有效性。