中文摘要：

具有对称支链结构的非过约束的4、5自由度并联机器人机构的综合是一个国际上公认的难题之一，本项目拟采用机器人运动平台的约束分析和综合方法，并采用运动螺旋与约束反螺旋的对偶关系，设计能够满足特定操作自由度功能的4、5自由度并联机器人的支链结构，并研究并联机器人的有限运动条件，确定能够满足有限运动条件的少自由度并联机器人的结构组成。研究能够避免机构结构奇异的综合方法，从结构上避免并联机器人的关节运动螺旋或动平台的约束螺旋发生了线性相关。研究满足某种运动自由度特性的多种结构各异的并联机器人机构运动灵巧度、工作空间、动力学性能、刚度指标等性能，并在性能分析的基础上进一步建立评价指标及机型优选的决策系统，以正确优选性能优良的机器人机构。

结论摘要：

本项目立足于并联机构综合领域，旨在解决4、5自由度对称并联机构综合这一机构公开难题。对少自由度并联机器人机构学分析与综合理论进行了全面系统的研究。以螺旋理论为主要数学分析工具，对空间机构运动自由度特征及其约束进行了分析，以解析的方法给出了4、5自由度机构存在的必要条件。从而得出了4、5自由度机构设计的数学准则。给出了具有普遍性的结论。按照这一结论，群举了所有可能的过约束对称4、5自由度并联机构。在此基础上，将数学方法进一步深化，将螺旋理论的分析方法和李群数学应用结合在一起，初步形成了统一的机构数学分析手段，得到了一套简明的机构自由度特征图谱设计方法。利用这一方法，得出了一系列对称非过约束4自由度并联机构。并且以解析的方法证明了不存在支链大于3的非过约束对称5自由度并联机构。根据所提出的少自由度并联机构系统综合方法，开发出了可以设计预定运动功能要求的少自由度并联机机构的软件系统；实现了计算机辅助虚拟机构设计；完成了设计与分析一体化的工作。至此，本项目彻底解决了4、5自由度并联机构的型综合问题，且将设计提升到方法论层次，在机构的综合领域具有重要的意义。