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基于方位特征集设计理论和方法，设计了一种全由转动副组成的、动平台能实现空间三平移一转动的无过约束并联机器人机构，对其进行了拓扑结构特性分析；导出了机构位置逆解方程和雅可比矩阵，通过算例和Pro／E的仿真结果，验证了模型的正确性；并进一步对该并联机构作业空间的几何性质、转动灵活性及奇异轨迹进行了分析。分析表明，该机构具有几何形状规则的作业空间及较好的运动灵活性，但在工作空间内具有发生位形奇异的可能，因此，在运动过程中应当避开特殊运动位置以避免奇异位形的发生。