由于疾病、工伤、交通事故等原因,我国现有肢体残疾者的数量十分庞大且仍在不断增加。同时,即便选用假肢手可以帮助上肢截肢患者恢复部分运动功能,其腕关节运动能力的缺失依然会严重影响上肢残疾人士的日常生活。假肢腕关节可以令截肢患者获得更为灵活的上肢运动能力,辅助截肢患者更好地进行抓握与拧动等日常动作,帮助其重建生活自理能力。针对人体腕关节的运动规律,本文提出了一种基于球面并联机构的具有力/位感知能力的一体化多自由度假肢腕关节,开发了集成化力/位传感器,实现了假肢腕关节对自身力/位状态的感知,建立了可避开奇异形位和机构干涉的轨迹生成算法,设计了假肢腕关节的多环控制器,形成了具有轨迹生成、运动控制、力/位感知功能的假肢腕关节系统。本文的主要研究内容包括:（1）球面并联机构的可达工作空间分析方法。基于对干涉模式的分类讨论与对干涉构件的分析,提出了完整的干涉状态检测与计算方法,结合奇异性判定条件与腕关节安全运动范围,求解了可达工作空间,为轨迹生成算法设计打下了基础。（2）球面并联机构的可行轨迹生成方法。结合关节空间中可达区域,构造了星状区域的边界表示方法与压缩映射算法,设计了目标姿态的可达性检测算法和连续可行姿态轨迹的求解算法,用较低的复杂度实现了无奇异、无干涉的轨迹生成。（3）假肢腕关节的力/位感知原理与多环控制器设计。利用电位计与应变电桥等敏感元件,在腕关节本体结构中集成了角度与力矩传感功能,在球面并联机构运动学与静力学分析的基础上,建立了输入端位置/转矩与末端姿态/力矩之间的关系,结合传感系统中的力/位反馈量,设计了假肢腕关节的多环运动控制器。（4）假肢腕关节样机开发与实验验证。结合本文提出的力/位感知、多环控制等传感功能与算法,开发了小型化、集成化、模块化的假肢腕关节硬件系统与易扩展的软件系统。开展了轨迹跟踪、姿态测量、力矩测量等多组实验,评估了假肢腕关节的轨迹跟踪能力、实时力/位感知能力,验证了假肢腕关节的性能。