本文在研究了机器人髋关节作用和结构特点的基础上,基于二自由度球面并联机构原型,设计了一种新型机器人髋关节。(1)介绍了该髋关节的机构特点,推导了该髋关节的位置正反解方程,结合髋关节的约束条件,绘制了髋关节的工作空间,并分析了主要设计参数对工作空间的影响；(2)通过对该髋关节的运动学分析,推导出了雅克比矩阵,定义了多个该髋关节的运动学性能评价指标,并绘制了各项评价指标在姿态工作空间上的分布图；(3)进行了髋关节的静力学分析,利用虚功原理求解静力学方程,得到力雅克比矩阵,定义了对个静力学性能评价指标,并绘制了其各评价指标在姿态工作空间上的分布图。(4)定义了这种二自由度球面并联机构髋关节的运动学和静力学的全域性能评价指标,运用空间模型技术,研究了髋关节的主要结构参数与各项全域性能评价指标之间的关系,为髋关节结构参数的合理设计奠定了理论基础。(5)提出了这种基于空间模型技术的概率参数多目标优化设计方法,对髋关节结构进行参数优化,选取了合适的髋关节的结构参数,同时考虑加工和装配工艺性,设计了一种髋关节样机。该髋关节相对于现有的串联机构的髋关节,具有结构简单、运动解耦、承载能力强、运动惯性小、运动误差小、安装方便等优点,是一种比较理想的拟人机器人的髋关节。