本文针对重载运输机器人,综合出消除约束/驱动奇异的冗余驱动并联腿机构。基于约束旋量理论,揭示约束奇异/驱动奇异的约束旋量/次生约束旋量的线性相关本质,给出并联机构约束奇异、驱动奇异的判别准则,提出消除约束/驱动奇异的冗余驱动并联机构设计原理。依据上述原理和方法,本文设计出一种具有R~xR~yT~z三自由度的无约束/驱动奇异的2RPS-UPU+2SPS冗余驱动并联腿机构。运用边界数值搜索法,基于位置逆解得出机构的工作空间;通过动、定平台结构参数的变化,求解其对工作空间的影响,对机构进行尺寸优化,为机构进一步的运动学优化奠定基础。建立2RPS-UPU+2SPS冗余驱动并联机构的完整雅克比矩阵,验证该完整雅克比矩阵为满秩矩阵,最终证明本文提出的无奇异冗余驱动并联机构设计原理及方法的合理性。为步行机器人腿机构的运动灵活性、刚度和承载性能的改善奠定了必要的理论基础。本文进一步针对所提出的冗余驱动并联腿机构2RPS-UPU+2SPS,得出其运动/力传递性能的局部和全局运动/力传递指标,并提出冗余驱动并联机构的一般通用评价流程。然后利用全局运动/力传递指标作为机构的尺度优化设计指标,对所提出的冗余驱动并联机构的相关参数进行优化,从而提高机构工作空间内的运动和力传递性能。依据虚功原理,综合考虑并联机构的驱动力和约束力建立完整静刚度分析模型,建立灵敏度指标和刚度指标评价模型,对冗余驱动并联机构机构和非冗余并联机构的操作性能和刚度性能进行分析和对比,然后利用有限元软件ANSYS对两种并联机构进行有限元仿真分析,验证理论计算结果的正确性和并联机构中冗余支链的添加对刚度性能的提高。最后,本文基于2RPS-UPU+2SPS冗余并联机械腿,对四足机器人进行整体设计和逆运动学分析,根据静态稳定裕度对四足机器人进行稳定性分析,结合重心稳定裕量分析得出重心偏移对四足机器人稳定性的影响;给定足端轨迹,利用软件对四足机器人进行建模和仿真,得出其在一个步态周期过程中各腿部驱动杆的运动位移、速度和加速度变化曲线,为今后本文四足机器人控制研究奠定基础。