随着科学技术的快速发展和不断进步,机器人已经广泛应用于工业生产、军事等领域。并联机器人作为目前机器人研究领域的热点之一,近年来引起了许多学者的关注与重视,其市场前景被广泛看好。3-TPT并联机器人是东北大学用于钢坯局部缺陷自动化修磨而研制出的一台并联机器人试验样机,该机平动自由度是由约束机构的限制来实现的,其由两层相同的复合平行四边形结构串联组成,但该结构存在影响工作空间大小、影响运动平台位姿误差及在实际工作过程中存在摆动等问题。针对原有约束机构存在的问题,拟设计一种新型的约束机构实现自由度限制;同时,由于动平台及其附属部件整体的质量很大,如果不加以平衡的话对于驱动电机的选取以及机器人整体的运动性能都有较大影响,所以,为实现并联机器人动平台处于工作空间任意位姿时,驱动关节都不需要提供额外的转矩来克服活动构件的重力,拟设计一种平衡机构实现其动平台静平衡。本文针对本所现有3-TPT并联机器人,采用理论分析、仿真验证以及实验测试等形式对3-TPT并联机器人进行改进,其具体研究内容如下:（1）分析3-TPT并联机器人的结构组成,建立样机的三维模型,进行运动学分析,包括自由度分析、运动学正逆解求算、雅克比矩阵的推导等,为约束机构和平衡机构的设计奠定理论基础;分析约束机构存在的问题以及实现动平台静平衡的优点。（2）提出以3-PRR结构作为主体的约束机构,绘制原理图并对其进行运动学分析,利用Matlab进行工作空间范围内各构件变化情况的仿真以及基于闭环矢量法的曲线轨迹仿真。（3）对比分析常见的平衡方法,结合3-TPT并联机器人的结构特点,提出弹簧-凸轮平衡方案和气缸平衡方案。对两种平衡方案的原理进行理论推导和结构设计,并对最终选定的气缸平衡方案进行仿真分析和气控回路的设计。（4）将建立好的约束机构和平衡机构三维模型,虚拟装配到并联机器人上,之后对带有约束和平衡机构的3-TPT并联机器人进行整机干涉检查和Motion仿真分析。（5）搭建气动平衡系统实验台,控制并联机器人在两种工况下沿设定轨迹运行,分别测量并记录每一工况下伺服电机的线电流值变化情况,对比分析实验结果,以验证平衡机构的有效性。