张拉整体结构是一种连续张力网络中的隔离组件系统,由一系列不连续受压单元和一系列不连续受拉单元构成。由于其轻质、高强度质量比、无刚性接触等优点,近些年来快速向机器人和机构学领域渗透。本文结合张拉整体结构适合生物体建模的特性提出了一种具有动物灵活颈部功能的张拉整体颈部机构。论文以鸟类颈部为参照,以张拉整体为构造原理,对所提出的颈部机构进行结构设计。结构中采用重复模块构型,颈骨模块作为受压单元,相邻模块通过被动弹簧并联设计为张拉关节,多个关节串联构成整体,驱动绳索跨过多个关节附着在机构外侧。由于跨关节绳索的存在,本文在原有张拉整体结构静力学的进出上进行分析,通过加入跨关节绳索的张力计算方法,提出了适用于存在跨关节绳索张拉整体结构的静力学模型。将此静力学模型带入动态松弛找形方法,本文设计出张拉整体颈部机构对应的找形算法。利用找形算法,对张拉整体颈部机构的变形特性进行了分析。在找形分析的基础上,本文提出一段张拉整体颈部机构内每个关节旋转轴相同旋转角相等的假设。基于此假设,通过微分几何方法和D-H参数法,推导出了机构的正运动学模型,并计算了机构的工作空间。在逆运动学分析的过程中,方程的非线性带来了很大的解算困难,本文通过微分运动学克服困难提出了逆运动学数值解算方法。为了验证运动学模型的有效性,通过搭建机构的动力学模型进行了仿真对比。同时,本文在运动学的基础上设计出了张拉整体颈部机构的实时运动控制方法并通过仿真验证了控制方法的可行性。文章末尾对张拉整体颈部机构物理样机的搭建进行了简要介绍,并通过实验对课题中研究的理论和控制方法进行了验证。