随着劳动力成本快速上升和产业结构的调整升级,机器人替代人工劳动力成为了行业快速发展的催化剂,并且使得各产业的经济性拐点加速到来。世界主要经济体纷纷将发展机器人产业上升为国家战略。我国工信部也发布了《关于机器人产业健康发展的指导性意见》,明确指出,随着我国从制造大国向制造强国迈进,对机器人的需求呈现出爆发性态势。在机器人领域,相较于串联机器人,并联机器人具有结构紧凑、强承载能力、高刚度、无累积误差、高精度等特点,已越来越受到人们的关注。随着并联机器人应用领域的扩展,人们发现很多实际操作任务,诸如在电子、食品、包装和机械装配等领域,不需要机器人具有空间全部六个自由度,只需要三个平移自由度就可以满足使用要求。并联机器人自由度的减少也使运动副和杆件数相应减少,从而并联机器人的机械结构更加简单,使设计、制造和控制的成本得到降低。特别是那些拥有相同分支链、结构对称和各向同性特性的三平移并联机器人,应用前景更加广阔。本文在国家自然科学基金(51275275)和山东省优秀中青年科学家科研奖励基金(BS2010HZ010)的资助下,完成了空间对称三平移并联机器人的型综合、尺寸优化及动力学控制的研究。第一,利用基于约束螺旋理论求解自由度的方法,依据运动支链中运动副种类及数目的不同,将空间对称三平移并联机器人划分为13种类型,并详细探讨了每类并联机器人分支链中各运动副在空间的布置形式。依据并联机器人各分支链对运动副的布置要求,将3-CRP并联机器人作为本文的并联机器人构型。第二,建立了并联机器人运动学模型,提出了改进型的全局性运动学评价指标,详细分析了并联机器人各几何尺寸参数对其工作空间、灵巧度及速度性能的影响规律。第三,在正交试验法分析的基础上,提出了因素贡献量(FC)概念,研究了并联机器人几何尺寸参数对其工作空间、灵巧度及速度性能等运动学特性的贡献量大小。采用自适应遗传算法,以并联机器人工作空间、灵巧度及速度性能为优化目标,对并联机器人的几何尺寸进行了优化。第四,利用虚功原理建立了并联机器人的动力学模型。采用基于动力学补偿的计算力矩控制方案,对并联机器人的轨迹跟踪进行控制,并通过Simulink与ADAMS联合仿真验证了计算力矩控制的可靠性。分析得到并联机器人动力学建模误差的存在以及不确定性因素干扰情况下,计算力矩控制效果欠佳,基于此采用了鲁棒控制方案,通过联合仿真验证了鲁棒控制的有效性。