绳索牵引并联机构具有高精度、高负载、重量轻、惯量小、工作空间大的特点,已应用于医疗康复设备、重型起重设备、高速机械制造等领域。但是由于绳索只能承受拉力而不能承受压力,因此n自由度的绳索牵引并联机构至少要由n?1根绳索来驱动。这种冗余驱动会导致索力求解非常复杂,给机构控制带来很大的难度,同时也增加了机构的成本。如果给绳索牵引并联机构中加入弹簧构成绳索-弹簧混联机构,由弹簧来提供被动力,则可以使绳索数目与自由度数目相等的绳索-弹簧混联机构中的绳索保持一定的张紧力,实现机构运动。这样既可以保持绳索驱动结构本身的优点,同时又可以避免绳索单向受力的不足。本文主要工作就是对此绳索-弹簧混联机构特性进行分析。主要工作如下:1)将绳索牵引并联机构的雅克比矩阵推广到绳索-弹簧混联机构之中。根据力旋量封闭空间原理提出了绳索-弹簧混联机构可行工作空间的求解方法。并对不同布置方式的混联机构工作空间进行了仿真计算。提出了单一变量法来分析弹簧的布置位置、初始长度、劲度系数对混联机构的工作空间的影响;并分析了弹簧参数对机构工作空间的综合影响的敏感度。提出了针对弹簧-绳索混联机构构型优化的遗传算法程序操作流程;并对机构中弹簧参数进行了优化计算,得到了具有3根绳索1根弹簧的绳索-弹簧混联机构的最优构型。提出了衡量工作空间质量的指标,并对绳索-弹簧混联机构的工作空间质量进行了计算分析。2)在绳索牵引并联机构运动学分析的基础上提出了针对绳索-弹簧混联机构运动学分析的理论方法;分别从位置、速度、加速度、静力学四个方面对绳索-弹簧混联机构运动学特性分析进行了理论阐述和相关公式的推导;得到了位置方程、一阶影响系数矩阵、二阶影响系数矩阵和包含弹簧力在内的力旋量平衡方程。并对位置的正逆解,速度逆解、加速度逆解、静态绳索拉力解进行了数值计算。3)建立了绳索-弹簧混联机构末端执行器的动力学模型,并将其与驱动器的动力学模型联立建立了机构的系统动力学模型。对绳索-弹簧混联机构的刚度进行了分析;推导了主动刚度的海瑟矩阵的表达式,建立了系统整体刚度模型,并分析了加入弹簧对系统刚度的影响;对绳索-弹簧混联机构的振动特性做了分析,通过将多元非线性方程组线性化建立了系统的振动方程。对动力学模型、刚度模型和固有频率进行了数值仿真计算。4)在ADAMS软件中分别建立了绳索-弹簧混联机构的逆运动学模型和动力学模型;在SIMULINK中建立逆运动学模型和逆动力学模型;ADAMS和SIMULINK中的逆运动学模型仿真结果的一致性证明了本文运动学分析数学模型的正确性。通过MATLAB和ADAMS的联合仿真,将MATLAB的计算出的动力学逆解作为ADAMS中动力学模型的输入,末端执行器实现了期望的运动证明了本文动力学分析数学模型的正确性。