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在现代社会中，掌上电脑（Personal Digital Assistant，即PDA）比如笔记本、平板Pad已经成为我们日常生活中不可缺少的数码设备。然而，掌上电脑(PDA)用户经常需要调整他/她的姿态来适应PDA以便获得较佳的数据输入、视觉效果或感知，我们把这种人机互动方式称为被动调整。显然，长期以往，用户可能会产生诸多健康问题比如脊椎劳损、腰椎盘突出等。本论文提出一种主动调整的人机互动方式，即PDA最大范围地主动调整自身姿态来适应用户。 为实现这种主动调整的人机互动方式，本论文主要目标是选定一个姿态调整系统（the Orientation Maneuver System，即OMS），并且对其进行工作空间优化设计，以便确保OMS具有最大姿态定向空间。本论文对于选定的OMS要完成三个设定目标:(i)概念设计（Conceptual design）阶段最大化工作空间;(ii)实体布局设计(Embodimentdesign)阶段最小化工作空间损失;(iii)根据(i)和(ii)结果，设计使PDA姿态定向空间最大的OMS。 本论文选定3-DOF球面并联机器人（Spherical Parallel Robot，即SPR）作为PDA的OMS。关于SPR工作空间优化的研究工作大多集中在概念设计阶段。而对于概念设计阶段工作空间最大化且概念设计结构参数（Conceptual design parameters，CDPs）确定的SPR，鲜有学者对其实体布局设计阶段工作空间损失最小化进行研究。 在SPR概念设计阶段工作空间最大化前提下，本论文提出实体布局设计阶段避免杆件之间干涉三大原理方法，编写相应算法检查杆件之间是否干涉，研究实体布局设计结构参数（Embodiment design parameters，EDPs）对工作空间影响。以此为基础，确保SPR实体布局设计阶段工作空间损失最小化，获得实体布局设计阶段工作空间最大化SPR模型。最后，与前人设计的SPR进行工作空间大小对比和验证。 本论文主要贡献有两点:首先，以Gossenlin对SPR概念设计阶段工作空间优化研究为基础，结合其所忽略的其他运动学结构参数对SPR概念设计阶段工作空间进行补充优化。其次，提出了系统化地解决SPR实体布局设计阶段工作空间损失最小化的方法。 本论文提出的一种新颖的SPR实体布局设计阶段工作空间最大化方法对其他机器人系统具有普遍适用性并且行之有效。