针对电子、食品、医药和军工等行业自动化生产线搬运、分拣、封装和装配等作业需求,研究了一种新型四自由度高速并联机器人机构及其动态综合优化设计。首先提出了一种新型四自由度双动平台高速并联机器人机构,通过运动仿真验证了其三平动一转动的运动特性。建立了该机构的运动学正反解模型,求解了动平台的速度、加速度以及相应的雅克比矩阵,并对该机构的奇异位形进行了详细的分析。采用拉格朗日法和虚功原理分别建立了四自由度双动平台高速并联机器人机构的完备和简化刚体动力学模型,通过计算仿真证明了简化模型的有效性。基于动力矩阵奇异值、单位加速度最大转矩和最大等效转动惯量三种刚体动力学性能评价指标,并结合传动角、铰链结构等约束条件,在简化模型的基础上开展了该机构的刚体动力学尺度综合设计。基于有限元法所建立的空间弹性梁单元模型,推导出四自由度双动平台高速并联机器人机构的单元及支链弹性动力学方程。利用弹性构件和刚性构件连接结点处的约束关系,由支链弹性动力学方程的变形协调关系得到四自由度双动平台高速并联机器人机构的弹性动力学方程。采用修正线性加速度法对该机构的动态特性进行了分析,在此基础上以系统低阶固有频率与系统质量的比值作为弹性动力学性能评价指标,结合质量、壁厚、频率波动量等约束条件完成弹性动力学优化设计。基于简化刚体动力学模型和系统弹性动力学模型,采用分层递阶的动态综合优化策略,通过编程迭代优化了四自由度双动平台高速并联机器人机构的运动学参数和动力学参数。建立了四自由度双动平台高速并联机器人的虚拟样机,采用3-4-5次多项式运动规律规划了末端执行器的典型门字型运动轨迹,推导了末端执行器在任意工作平面内路径插值点坐标的计算公式,并求解了主动臂的运动输入曲线和驱动力矩曲线。