目前,机器人的应用场合及功能需求有多样化的趋势,特别是对于远程无人操作、特殊环境作业、工位性质多样的生产流水线等应用场景,而传统的加工装配操作设备存在操作模式单一的局限性。对于这些工作性质要求不同的工位,需要使用不同的加工机器人去完成,因此,会降低工作效率。为了有效提高多工作阶段、多操作任务一类需求的工作效率,更好的保证工作质量,使操作设备可以根据任务性质,选择更优的一种操作模式,开发一种能同时提供几种不同操作模式的加工机器人,是一种很好的选择。本文基于“一机多用”的设计理念,在方案选型上采用混联与可重构机构相结合,创新性的提出将单环运动分岔机构应用于操作臂的设计实现了操作臂的多操作模式,解决了串联机构和并联机构性能优势对偶互补,却不能兼顾的问题,提高机构的操作性能和工作效率;同时,将两种结构集成于一种结构,将减小存储空间,降低运输成本。本文的主要研究内容如下:（1）在对常见的操作任务的工作性质及一般机构构型的特点做出归纳分析的基础上,确定出多操作任务/高适应性类设备应该具备的一般性特点,并以此制定了设计标准。不同于以往学者提出的将可重构类机构引入并联机构混联支链的多模式机构设计思路,提出总体采用两级混联构型,将可重构机构直接作为一级构造单元的设计思路。这样做的优势在于前者所构造的机构依然处于并联机构的框架,而后者可以更好的发挥可重构机构的多模式特性。（2）基于上述设计思路,引入一种具有对称双运动支链的运动分岔机构作为{Ⅰ}级构造单元。通过对总体自由度的分配,确定{Ⅱ}级单元的自由度特性,并选定一种新型2转动定中心的少自由度冗余驱动含恰约束支链的并联机构（3-RSR/S机构）,作为{Ⅱ}级构造单元。最终,提出了一种双操作模式的两级混联构型。（3）依据提出的新构型,设计成一款新型双操作模式混联机械臂。首先完成了概念结构设计,确定了总体的结构布局。其次,基于变约束螺旋系理论通过分析{Ⅰ}级单元的各邻接位型的螺旋系的变化,完成了臂部模块的可重构分析,证明了理论层面的可行性。然后,分别完成了{Ⅰ}级单元的重构方案和双驱动方案的设计,并提出一种新型可实现主/被动切换的转动关节,用以保证SOM和POM两种模式的均能正常驱动。（4）对新型混联机构进行了运动学分析,首先分别对两种模式的位置正逆解进行了研究,并通过Matlab数值求解和模型的仿真进行对照验证了数学理论模型的正确性。对{Ⅱ}级转台3-RSR/S机构进行了位置分析。最终通过结合两级单元的位置分析结果,建立混联机构整体的运动学模型。（5）完成了对机构的串联和并联两种模式的性能对比分析。主要是围绕工作空间和刚度这两个性能指标展开的。结果证明了两种模式的性能优越性的差异,即在工作空间方面,SOM模式比POM模式具有更大的工作空间,可以在工作空间大的操作任务中使用;在刚度方面,POM模式比SOM模式性能更加优越,具有更好的承载能力,可以在承载能力要求高的操作任务中应用。最后对{Ⅱ}级并联转台的工作空间特性及其结构参数影响规律进行了研究,得到一组最优设计参数。（6）完成了实物样机模型的设计,并开展仿真实验。首先,对{Ⅰ}级单元的重构过程进行了仿真,证明了机构重构方案设计的可行性和合理性。其次,面向具体操作任务的案例仿真实验,通过设定的两个不同工况的工作实例验证双操作模式机械臂完成多种操作任务的可行性。综上,本文在高适应性、一机多用类设备的研发方面做出了崭新的尝试,为本机型的深入研究做好了基础研究工作。