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并联机构具有精度高、承载力大、动态响应灵敏等优点,然而由于杆件干涉、空间奇异等原因,具有大工作空间的并联机构新构型依然比较匮乏。并联机构的工作空间与串联机构工作空间仍不能相提并论。为了使并联机构在工作空间上达到串联机构的水平,本文提出一种新型耦合并联机构构型。该构型利用机械传动方式使力和运动在并联机构间逐级传递,经过多个并联机构耦合后,实现了类似串联机构的运动特点,在工作空间这一重要性能上达到甚至优于串联机构的水平。根据运动耦合传递思想,深入研究了耦合传动条件,提出将并联机构基础构型以单元的形式进行多级耦合,从而获得新构型和新的运动特性,将3-RSR和3-RRR并联机构作为机构单元设计了两种多级耦合并联机构构型,在三维模型中实现了预期运动。以3-RSR并联机构位置分析作为切入点,提出基于三余弦定理的反解方法,该方法避免了对三角函数方程组的求解。在进一步分析n(3-RSR)耦合并联机构时,提出了两转一移三自由度并联机构耦合的偏转同向性并给出了相关证明,然后利用这一几何特性简化了n(3-RSR)耦合并联机构的数学模型,并给出该机构的正反解简便解法。求出了3-RSRSR//RRR并联机构的位置正解及伴随角表达式。通过深入的研究人形机器人腰关节研究现状,提出将n(3-RRR)耦合并联机构应用于腰关节,通过对该机构的位姿参数的分析,得到了机构的运动特点,其运动特点完全符合人体腰部多关节耦联的运动特征;此外,通过对仿生象鼻机器人、仿生章鱼机器人腕足、深潜器机械臂等研究现状的分析,结合多级耦合并联机构的运动特点,提出了多级耦合并联机构在这些领域做了前瞻性应用构型,提出了刚性结构的柔性化概念。