中文摘要：

以单自由度与多自由度及其机架变换的机构单元及其组合关系为研究对象，提取其运动输入输出特征矢量，构建单元及其组合的运动功能与运动特征的信息表达体系，建立单自由度和多自由度基本机构及其多输入输出运动传递特征的状态方程；研究多个基本机构的串并混联组合方式及组合关系数学模型，探讨混联系统运动变换的内在联系与运动特征间的转换规律，构建混联组合机构运动变换的状态空间模型；讨论状态空间与混联组合机构之间的映射规则及特征转化规律，研究状态空间的结构及其构成元素的性质，并将功能约束通过状态空间映射到混联组合机构综合的求解空间，使得运动方案设计问题转化为状态空间中状态图的分解与连接匹配问题，研究混联组合机构的运动方案设计的综合求解过程，在状态空间模型的不断分层细化之中，确定解空间的区域，通过状态图的路径规划，获得混联组合机构综合可行解（集）。探索了一种混联组合机构运动方案创新设计的新理论与新方法。

结论摘要：

本项目建立了机械系统运动方案设计的特征状态空间理论与综合指导算法，得到复杂混联机械系统的创新设计数学模型。首先从机械运动功能特征转换的角度定义了单环、复合式多环多自由度基本机构单元，将其运动传递过程转化为运动特征状态的变换，提出阶跃函数作用速度矢量方程特征离散化，由此导出多自由度基本机构多输入多输出，且其输入、输出构件可为定轴或非定轴运动的特征矢量表述及其运动传递特征状态方程。定义多个机构单元的串、并、混联等组合方式及其典型组合单元的数学模型，利用组合模型理论建立广义特征状态方程，构建组合系统运动变换的广义特征状态组合模型来传递输入输出特征属性，表达机构单元及其组合功能特征的拓扑关系。对特征状态空间与混联机械系统之间的映射规则及特征转化规律进行探讨，确定特征状态空间的结构及其构成元素的性质，阐明特征状态图理论，并将功能约束通过特征状态空间映射到混联系统综合的求解空间，使得运动方案设计问题转化为特征状态空间中特征状态图的分解与连接匹配问题，在特征状态空间模型的不断分层细化之中，确定解空间区域，通过特征状态图的计算规则，获得混联机械系统综合可行解（集），最后完成方案设计系统开发。