Tau并联机器人是一种新型的串并联混合机器人,同时具有串联机器人大工作空间和并联机器人高刚度、高精度的优点,本文即以该机器人为研究对象。对Tau并联机器人进行机构分析和运动学建模。针对其独特的机构组成,分别利用传统的和改进的K-G方法对使用虎克铰和球铰两种连接进行自由度分析,从理论上证明两种连接方式的可行性。对Tau并联机器人进行正、逆运动学建模,并针对并联机器人普遍存在的运动学多解问题,提出了一种基于机构初始状态的错误解排除方法,并通过ADAMS和MATLAB联合仿真,验证该模型以及该多解排除方法的正确性。对Tau并联机器人进行动力学分析,提出一种应用于Tau并联机器人的Lagrange方法和Udwadia-Kalaba方法相结合的动力学建模新方法。将Tau并联机器人拆分成三个支链和动平台两部分,利用Lagrange方法建立支链动力学模型,利用牛顿力学方法建立动平台动力学模型,再结合机器人机构约束模型,统一带入到Udwadia-Kalaba方程中建立机器人动力学模型,并具体分析正、逆动力学显式解析解求解方式,通过MATLAB仿真验证应用该动力学方法的可行性。引入视觉系统,提出一种基于视觉轨迹约束的动力学及伺服方法。基于人工势场法,规划得到机器人轨迹路径,采用PID控制完成基于图像的视觉伺服控制,同时,将该轨迹作为约束整合到机器人机构约束模型中,同样使用Udwadia-Kalaba方程建立新的动力学模型。在动力学模型的建立过程中考虑视觉轨迹约束,实现基于视觉轨迹的机器人驱动力矩控制。