近年来,全球机器人行业发展迅速,机器人市场稳步扩展,机器人种类呈现多元化。然而,各大机器人厂商在技术层面存在较大差异,应用的机器人性能测试装置也参差不齐。因此,对机器人性能测试装置进行研究和分析,对机器人行业的发展有着重要意义。本课题基于测试系统的工作原理,从多自由度、位置解分析便捷和工作范围大的角度出发,对并联机构的支链特性和组合方式、主流的测试方法和测试工具特点进行分析,构型出一种新型3SPR-6SPS多自由度刚柔复合混联机构作为机器人测试装置的主体机构。采用刚柔复合混联机构作为测试机构对机器人的行程、速度、运动轨迹等性能进行测试时,可以充分应用并联机构自身高精度、稳定性好,串联机构活动范围大和拉绳位移传感器体积小、质量轻、长位移等优势。基于螺旋理论和修正的G-K公式对该混联机构进行了自由度计算,该机构的自由度数目可以完全满足机器人测试装置对自由度的需求。联合闭环矢量法和旋转变换矩阵,将该机构中的各个平台和杆件之间的关系运用数学公式表达出来,并对该机构进行位置正反解的分析计算;接着运用影响系数法和位置反解结果,求出了该机构各支链在运动过程中的速度和加速度与输入量之间的显示表达式,为进一步研究打好基础。基于极限搜索法原理,通过三维仿真软件和数学软件两种途径分别求解机构的工作空间。将两种结果从多个角度进行对比分析,两个结果大小和形状基本一致,呈对称分布,范围宽度是机构自身宽度的两倍以上,应用在机器人测试装置上具有一定的便利性。结合测试机构实际工作情形,改变对应构件尺寸,求解工作空间,得出该机构的工作空间大小随构件的尺寸的增长而逐步扩大,尤其是支链的伸缩范围越大,整个机构的工作空间高度和宽度变化越明显,最大范围是机构自身所占空间的3-4倍。通过虚功原理对该测试机构的底部支架3-SPR并联机构进行了动力学方面的建模分析。通过Adams软件,设定运动轨迹,模拟测试机构的工作过程,将得到的结果与设定轨迹对比分析发现基本一致,且机构在仿真过程中运动平稳。本文的研究内容为刚柔复合混联机构应用在机器人测试装置方面提供了理论基础,对扩大刚柔复合混联机构的应用范围具有重要意义。