解耦机构的输出自由度可由相应的输入驱动单独实现,具有良好的运动性能、控制特性及可操作性,是各类机械装备的首选构型,受到学者们及产业界的高度关注。随着解耦构型方式的拓展,构建各类解耦机构的统一理论模型是进行解耦机构型综合的基础理论内容;以支链解耦为基础,扩充并联解耦机构与混联解耦机构的构型图库,可为构建各类高尖端解耦机械装备提供重要的理论依据。本文以广义混联机构(包括串联机构、并联机构、混联机构及模块化的混联机构)为对象,主要开展以下几方面的研究工作:(1)建立广义混联机构解耦的统一理论模型。以广义混联机构为对象,从矩阵理论及微分几何两个角度对广义混联机构进行解耦的数学描述并对其进行分类。在泛函代数统一模式下,将机构的关节空间与操作空间及机构的驱动信息空间与运动模式空间统一描述为拓扑空间的映射关系。建立广义混联机构解耦的拓扑关系映射模型,为广义混联机构的构型判定提供统一的理论依据。(2)建立串联型支链解耦的综合流程。根据运动合成规律,分析平面轴线、空间轴线及共点轴线的迁移规律。基于支链的输出运动特征,提出正则解耦输出运动的综合准则,构建正则解耦输出运动特征的实现条件。基于解耦并联机构输出平台的运动特征,提炼支链间的结构关系。证明了几类可实现解耦特征的支链构型及常见的复合运动副,借助形态学算法给出支链解耦的综合流程。(3)基于旋量理论及李群进行并联机构解耦的型综合。利用李群理论综合满足运动输出要求的支链。借助并联机构运动旋量系与约束旋量系的互易关系;支链的约束旋量系与机构约束旋量系集合间的关系,配置各条支链的约束旋量系,从而得到各条支链的运动旋量系。从李群综合得到的支链中,选取满足支链运动旋量系且具有正则解耦特征的支链,通过不同自由度的解耦支链连接动平台与静平台构成并联解耦机构。以2T1R并联机构为例进行解耦型综合。(4)基于冗余约束进行并联机构解耦的型综合。依据机构输出运动特征构建运动特征链,以并联构型各运动链存在的冗余约束为基础,以输出特征运动链约束旋量系的子旋量系为条件进行支链综合。用具有不同约束旋量系的支链及输出特征运动链连接动平台与静平台,通过选择恰当的驱动副实现构型的解耦综合。以2R1T并联机构为例进行解耦型综合。(5)基于广义基本运动链进行混联机构解耦的型综合。基于正则解耦运动特征,通过位姿分离,以移动并联解耦机构的动平台与正则转动特征的运动副串联构成广义基本运动链。融合正则移动特征的驱动支链与正则转动特征的驱动支链间的解耦,实现混联机构的解耦综合。以3T2R混联机构为例进行解耦型综合。