自然界存在两种基本拓扑形式，即串联拓扑和并联拓扑。与串联拓扑相比，由于并联拓扑具有承载大、结构紧凑、输入输出耦合等特征，因此并联机构在多种领域具有越来越多的应用。在机器人领域，并联机构是长期关注的研究热点，主要原因是并联机构是知识密集型机构，其性能分析和综合具有挑战性。在并联机器人的研究中，综合问题包含两个主要方面，即机构型综合和尺度综合。在并联机构型综合方面，如何建立构型的性能评价指标，是否存在机构型综合的定律和法则，如何根据定律和法则求解出满足给定性能指标的并联机构，这些是本文要讨论的核心问题。本文研究出第一类和第二类GF集的21种基本型，发现了两个移动和转动合成定律及三个推论，建立了GF集求交运算的5条性质，导出10个定理和11个推理以及详细的GF集求交运算法则，提出了设计支链的2个转动轴线迁移定理，并应用上述理论形成了基于GF集的并联机器人构型理论体系。具体研究内容如下：　　 1．研究了GF集的类型，根据机器人末端特征移动项对转动项的影响将GF集分为第一类GF集和第二类GF集，共21种基本型。其中第一类GF集包括1-6维共12种，第二类GF集包括1-5维共9种;　　 2．发现了移动合成定律、转动合成定律以及三个推论。两个定律是建立GF集求交运算定理以及GF集求交运算法则的理论基础；　　 3．利用并联机器人末端特征维数、支链数、主动支链数、主动支链上的驱动器数与被动支链数间的关系模型探讨了并联机器人末端维数与支链数等参数间的关系;　　 4．分析了用于构造各种支链的平面转动轴线迁移定理以及空间转动轴线迁移定理。依据上述两个定理可以构造具有特定末端特征的机器人支链；　　 5．根据GF集求交运算法则和前述关系模型，给出了末端特征的组合形式以及相应的组合条件。通过具有特定末端特征的机器人支链，按照组合条件进行装配，综合了具有特定末端特征的并联机器人；　　 6．利用GF集理论，讨论了人手以及螃蟹步行足的骨骼拓扑。另外，探讨了人形机器人SJTU-HR1的构态分类以及每个具体构态的末端特征。