论文所涉及激光装置是我国目前能量最大、功率最高、最先进的激光装置,其主要功能是用于激光惯性约束聚变研究。在其光学回路中安装有一系列不同类型的光机模块,这些模块具有制造精密、造价昂贵、洁净度高、质量大等特点,同时模块的装校具有高精度、长行程、盲源柔性对接等要求,故此需要一套专用的设备实现其柔顺精密装校。针对此要求,在全面分析了模块的装校特点和研究现状后,研制了一套柔顺精密装校系统。六自由度位姿调整机构作为该系统的核心部分,主要由3-(?)PR(1)平面并联机构及3-P(?)S空间并联机构混联组成,其中3-(?)PR并联机构的主要作用是提供平面位姿调整功能,3-P(?)S并联机构的作用则是提供水平位姿调整功能。常用的3-(?)PR平面并联机构分为Δ形和U形两种,两者的主要区别在于基座形状的不同,并由此带来了机构性能的差异。通过矢量法分别得到了这两种构型的位置逆解,从而解算得到了两种构型的雅克比矩阵,并确定了其奇异位形。通过引入灵巧度、速度和刚度性能指标,对两种构型的相应性能进行了分析,并研究了影响其性能分布的因素。以性能分析为基础,分别得到了两种构型的优质性能区间。研究结果表明,Δ形3-(?)PR平面并联机构具备较优的灵巧度和刚度性能,而U形3-(?)PR平面并联机构在速度性能及工作空间方面拥有更大的优势。为提高机构的驱动性能,在3-(?)PR并联机构的基础上提出了一种冗余驱动并联机构,即4-(?)PR冗余驱动并联机构。计算了机构的自由度,得到了机构的运动学逆解及机构的奇异位形。以运动学分析为基础,对机构进行了性能分析,由此发现4-(?)PR冗余驱动可以优化机构的灵巧度和刚度性能。通过拉格朗日功能平衡法建立了机构的动力学模型,并与两种非冗余驱动并联机构进行了对比分析,结果表明4-(?)PR冗余驱动有利于提高机构的驱动性能。常用的3-PPS并联机构有两种典型构型,即3-(?)PS和3-P(?)S并联机构,对其运动学及相应性能进行了详细的研究。以位置逆解为基础,研究了两种构型的奇异位形,并对构件的速度进行了分析。其后,分析了两种构型的灵巧度、速度和刚度性能,研究表明这两种构型在这三项性能方面上并无差异。进一步对其动力学操作度性能进行了研究,分析了该性能的分布规律。结果表明,空载情况下3-(?)PS并联机构在远离奇异位形区域具有更优的动力学操作度性能,而负载情况下两种构型的动力学操作度性能趋于相似。为了获得性能更为优越的3-(?)PR并联机构,建立了形状变量参数化的广义3-(?)PR并联机构的数学模型,并对其进行了运动学研究。以全域灵巧度性能、运动/力传递性能为目标,对机构的平台形状进行了优化设计,得到了对应性能的最优构型。根据性能分析的结果,提出了“形奇异”这一新概念。形奇异只与动平台和基座的形状有关,与机构的结构参数及机构所处位姿无关。当机构处于形奇异时,其在任何位姿下都是奇异的。基于形奇异的性质,完善了形奇异的定义,并给出了求解形奇异的方法。为将形奇异推广到空间并联机构,建立了广义3-(?)PS并联机构的数学模型,并对其形奇异进行了分析。通常来讲,奇异位形严重影响着机构的工作性能,在并联机构方案设计时就应设法避开奇异。而形奇异因其特殊性,在生产实践中却可以得到很好的应用。利用形奇异设计了柔度可调并联机构,该类机构能够在高刚度模式和高柔度模式之间进行切换,从而可以分别完成精密定位和柔顺装校作业。基于此,对柔顺精密装校系统的六自由度位姿调整机构进行了优化设计,使之具备了柔顺装校的能力。本文研究对于形奇异的潜在应用具有借鉴作用,同时也为普通奇异位形的研究提供了新的思路。