传统的仿生关节常被设计成球形，具有3个空间转动自由度，在遇到外界较大冲击时，均产生过球心的冲击力，结构容易遭到破坏和损伤，影响机构正常的工作。本学位论文基于变胞原理，提出了一种可用于仿生关节的新型并联式变胞机构。该机构具有2个工作构态，构态1和构态2。在构态1下，机构具有3个空间转动自由度，等效于传统球面仿生关节机构;在构态2下，机构具有1个额外的沿径向移动自由度。当遇到外界较大冲击时，机构通过改变自身结构实现由构态1向构态2的切换，可以缓冲吸振保护机构。　　基于螺旋理论，分析机构在不同构态下的冗余约束和公共约束，根据修正的自由度计算公式得到机构不同构态下的自由度数。根据机构支链特殊位置关系，运用矢量代数法构建机构运动学方程。在运动学方程的基础上求解机构位置逆解解析解和位置正解数值解。通过对运动学方程求导，得到机构驱动关节到动平台的速度映射模型和雅可比矩阵以及加速度模型，为运动学性能分析及优化提供基础。　　在位置逆解的基础上，运用Matlab软件搜索机构的工作空间，并绘制机构工作空间全域性能图谱。根据雅可比矩阵秩为零研究机构的奇异位形，通过分析雅可比矩阵秩为零的情况，得到并联式变胞机构发生奇异位形的条件和种类。　　给出并联式变胞机构的结构参数的尺寸范围，建立机构的空间模型。在空间模型下定义机构全域性能指标，研究机构速度指标、承载力指标、刚度指标、灵巧度指标和结构参数的关系，绘制相应的全域性能图谱，根据全域性能图谱对机构进行优化设计，确定样机的结构尺寸。　　本论文的研究内容为并联式变胞机构的应用奠定了理论基础。