并联机械手相对串联机械手,在一些工作空间相对有限,而对精度和刚度以及速度要求较高的领域优势明显,本课题针对目前串联小型机械手的灵活性、以及稳定性不足的地方,在国内外学者以及本课题组研究的基础上,设计了一款工业机器人领域,基于3-RPSR并联机构的新型机械手,并深入研究。首先,本文对新型3-RPSR并联机械手系统进行结构分析,自由度分析及数目计算;建立位置正解约束方程,采用封闭矢量环法快捷简便的求解位置反解;采用数值计算法与编程工具Matlab对机构的位置正、反解的正确性进行了三维仿真验证。第二,本文研究了新型3-RPSR并联机械手的运动性能,包括奇异性、工作空间、灵巧度;研究得到当并联机械手位姿参数出现奇异位形时,相互满足的关系式;采用数值搜索法在SimMechanics模块下,求解并联机械手的工作空间;以雅可比矩阵条件数的倒数作为评价指标,分析灵巧度在工作空间的分布及结构参数。第三,对并联机械手建模,在ADAMS虚拟样机中,对其运动学及动力学进行关键性能仿真分析;通过规划反解的特定轨迹输出Spline曲线函数,逆向添加到驱动电机中,仿真输出动平台中心末端的正反解位移、速度、加速度、角度、角速度、角加速度变化曲线;然后对动力学进行仿真,得到其末端动平台执行器有、无载荷的功率变化曲线,获得机械手的瞬时特性。结论表明该机械手可以实现高速、高加速度的运动性能。第四,针对3-RPSR并联机械手,进行ADAMS/Simulink的联合程序控制仿真分析。以并联机械手的动平台执行器作为控制对象,位置反解作为反向输入,PID为控制器,输出其仿真结果,并通过与Adams理论仿真值的拟合对比,得到基于PID控制的控制系统的结果误差较小,证实了并联机械手控制系统的可操作性好。