并联机构作为一类机器人机构,具有精度高、刚度大、速度快和承载能力强等优点。6自由度Stewart型并联机器人已经进行了相当充分的研究,并在工程实际中得到了广泛应用。少自由度并联机器人由于结构简单、控制简便、造价低并能够满足许多少于6自由度应用场合的要求,目前已经成为机器人研究的一个新热点。本文以典型实用的3、4少自由度机器人为对象,参考国外并联结构的发展现状,进行构型设计、优选及运动学的研究,进行相应的性能指标的分析和设计,研究其工作空间、轨迹规划等问题,寻找少自由度并联机器人性能分析与设计的可行、实用方法,为提高并联机器人的性能,进行结构的改进提供理论依据,并结合机械基础实验教学中心机器人实验室的建设需要,进行并联机构实验装置的设计和运动学仿真。对并联机构的拓扑类型综合做了较为系统的研究。对对称式平面三自由度并联机构,采用传统的运动副替代方法,得到27种平面3自由度并联机构拓扑结构类型。介绍了我国学者杨廷力提出的基于单开链的并联机构拓扑类型综合方法,并运用该方法对空间3自由度和4自由度并联机构进行了拓扑类型的综合,得到了很多有用的并联机构类型,其中不乏具有弱耦合特性的并联机构。介绍了并联机构特征分析方法,包括基本运动链的判定,活动度的类型、机构的耦合度。总结、归纳学者们已经提出的典型3、4自由度并联机构类型,对这些构型进行支链分析以及性能的定性分析与比较了解了它们的一些优缺点,为选用这些机构做了初步的工作。总结了工程中对并联机构的基本功能要求,根据这些功能的要求归纳出了对并联机构最优类型选择的一般步骤。运用这些步骤,就可以在已有的并联机构中进行类型的选择,这为并联机构的进一步应用打下了基础。对对称形式平面3自由度、典型2T1R型的空间3自由度、典型1T3R空间4自由度并联机构进行了位置的正、逆分析、工作空间分析、奇异位形分析、速度分析、加速度分析。特别对平面3自由度并联机构的工作空间进行较为深入的分析,得到了并联机构在不同杆长情况下工作空间的大小和形状,知道了在满足什么样的杆长情况下可以得到较大的工作空间。对平面并联机器人机构中的过约束进行了研究,分析了过约束的形成和计算方法。对平面并联机器人的过约束进行了计算,并讨论了相应无过约束自调结构的设计。建立了3-RRR的自调结构仿真模型,设计运动曲线,得到了自调结构的自调位移曲线。在并联机构的运动学仿真方面,建立了三曲柄式的平面3自由度并联机构空间三维模型,并进行了正向和逆向的运动学仿真,得到了输入输出曲线。根据重庆大学实验平台的整体尺寸和工作空间要求,采用2T1R型并联机构,设计出了一种具有4轴联动功能的混联式实验平台,建立了空间三维模型,规划了截面为椭圆曲线的直纹面的加工轨迹,并进行了轨迹加工仿真,证明了该实验平台完全能满足对该曲面进行轨迹加工的工作要求,得到了进行轨迹加工的驱动副输入位移-时间函数。建立了典型1T3R并联机构的空间三维模型,运用ADMAS软件进行了仿真得到了该机构速度、加速度曲线,并与理论计算得到的曲线进行了对比分析。