为满足航空、航天和商业等特定场景应用对机器人的需求,研究人员致力于新的先进的机械结构和控制机制的深入研究。与串联控制机制相比,基于并联机制的机械结构,具有更好的控制精度、运动速度和负载能力。三臂并联结构具有结构简单条件下,稳定性好的特点。论文从提升三臂并联结构自由度入手,设计实现了新型的三自由度三臂并联机制结构和控制,并进一步完成了以该结构为基本单元的高机动性机器蠕虫设计和初步控制。这款蠕动机器人应用广泛,可用于外科内视检查、管道检测、灾后搜救、各类稳定平台、卫星姿态和轨道控制等技术。论文主要工作与创新点如下:1.设计实现了新型的由单旋转螺丝控制的三臂式1自由度剪式升降平台,该平台具有更高的承载能力与稳定性。臂中间使用肘形关节作为三条臂与中央传动机构三条丝杠间的Y型连接,肘形关节向内的设计形式使结构有更大的驱动能力,向外的设计形式使结构易于控制升降;平台中央控制部分设计了六个呈六边形对称分布的锥齿轮依次啮合的连接结构,利用一个单旋转螺丝控制三个肘形支架在丝杠上的水平内外滑动,以较小的输入功率即可实现升降平台的升降操作。在三臂式单自由度剪式升降平台动力学性能分析的基础上,进一步进行了中央传动机构的优化设计,提高了三臂式千斤顶和升降平台的性能,减小了传动机构的内部摩擦,使装置运行更加平稳,并提高了平台承载面积与载荷能力;采用三个三臂式单自由度结构并联,设计了一种新型轨道驱动下的并行剪式提升装置,剪式升降平台机构相互连接时,平台的承载能力可以得到进一步提升;论文基于Matlab和PTC Creo平台,完成了所设计结构的动力学模型、结构模型分析,打印了3D实物模型验证了设计可行性。2.基于Canfield结构,论文提出并设计实现了一种三臂式3自由度并联运动结构,可以更简单的方式沿法向实现俯仰和横滚,进而实现半球运动。特定的参数设计决定了结构的对称几何结构和对称运动特性,减少了结构运动学解算过程中未知参数的数目,使得该结构的运动学解算可直接利用常规分析方法、对称半球法及传统的Denviet和Hartenberg方法进行分析。论文通过Matlab和Maple SIM平台对所提出的结构进行了运动学仿真验证。论文通过3D打印机,打印了该结构实物模型,设计完成了基于惯性敏感单元IMU和伺服电机测试控制实验系统,进一步分析了其运动控制特性,验证了多关节结构设计的可行性。3.提出了一种新型的混合运动冗余并行结构,此结构基于多个串联的改进的Canfield结构,实现了结构总自由度的提升。基于此冗余并行结构,本论文提出了一种新型的尺蠖式蠕动机器人,这种高度机动的仿生机器人既能做蠕动运动（伸长/收缩）也能做尺蠖运动（抬高/降低躯体）,且具有较快的前向运动能力,并能以较小的转弯半径快速变向和俯仰,既可以穿过较小的缝隙,也可以通过急转弯或攀爬避开障碍物,因此,是一种多功能的蠕虫机器人。当机器人具有不同数量的驱动关节时,其运动模式也不相同,论文根据位移和速度的经验关系,对每种运动模式都绘制了不同运动时刻的运动姿态图（也称节拍图）。针对不同的驱动机制,论文论证了蠕动运动,半周行走等运动模式,对一些特殊运动也进行了举例说明,例如在倾斜的表面上滚动,和避障以及在一些情况下的行走与爬行。此外,本文研制实现了一个基于双改进的Canfield结构的蠕虫机器人,详细阐述其蠕动运动与控制方式。