并联机器人作为一类全新结构的工业机器人,经过半个世纪的发展,已经得到深入研究和广泛应用。相比于串联机器人,并联机器人具有精度高、刚度大、承载能力强、易于控制等诸多优势,被广泛应用于航天、航空、精密制造业等高精尖领域。以并联机器人为执行机构实现复杂型面、不规则孔洞等的原位高精度加工就是一种并联机器人新的应用场景。要实现并联机器人对不同类型工件的加工,首先需要对其机构自由度、运动学性能等方面进行研究。其中,并联机器人自由度分析是极为重要的内容,是机构结构设计和分析的基础和前提。并联机器人的运动学分析是求解输入杆件和输出末端之间的位置关系和速度关系、是运动学分析中最基本的任务之一、也是研究并联机构其它问题的基础。而并联机器人的工作空间是运动轨迹规划的基础、更是其运动性能的重要衡量指标。因此,深入地研究并联机器人的机构自由度、运动学、工作空间等将为并联机器人实现工件原位高精度加工提供理论基础。本文以原位智能制造系统中使用的一种新型5自由度4SPRR-SPR并联机器人为研究对象,对其机构自由度、运动学及工作空间进行了研究,主要研究内容如下:（1）根据4SPRR-SPR并联机器人三维模型,简要地分析了该并联机器人的机构构型。基于螺旋理论和修正Kutzbach Grubler公式,从理论上推导了该并联机器人的自由度数目及性质;（2）基于数值计算思想,建立了并联机器人的运动学位置正解模型,并结合了标准粒子群算法中的自适应改变惯性权重和加速常数的两种改进思想,将自适应粒子群算法用于求解该并联机器人的正解问题;通过Matlab编程实现并联机器人运动学正解问题的快速求解;（3）利用几何矢量法,对每条分支驱动杆的几何关系进行分析,推导了动平台末端执行器上参考点位姿与各个驱动杆长之间的关系,建立了并联机器人的运动学位置逆解模型;通过Matlab编程实现该并联机器人运动学逆解问题的快速求解;（4）根据并联机器人的逆运动学模型和工作空间微元分层思想,并考虑杆长、转动副转角、球绞副转角、连杆干涉等约束条件,利用极限边界搜索法,求解出该并联机器人的定姿态工作空间和可达工作空间,绘制了并联机器人的工作空间图谱;讨论了不同结构参数对该并联机器人工作空间大小的影响情况,最终得到了其变化规律;（5）利用ADAMS仿真软件,通过施加运动副约束和驱动,建立了4SPRRSPR并联机器人的虚拟样机模型,并通过Matlab编程仿真和ADAMS虚拟样机仿真,对比分析各个分支驱动杆长的变化趋势,进而验证了本文所述并联机器人运动学模型的正确性。此外,以虚拟样机模拟加工圆孔为例,得到各个驱动杆件之间的杆长位移、速度、加速度的变化规律,为实际轨迹规划提供了理论支撑。