针对当今国内外上肢运动功能障碍患者的群体数量逐年增多,但康复医师紧缺、康复设备昂贵等现状,以上肢康复训练机器人为研究对象,以满足较大空间康复训练需求、结构紧凑且成本低廉为目标,研制了一种串并混联末端牵引式上肢康复机器人。本论文的主要研究内容以及成果如下:首先,根据解剖学研究对人体上肢进行简化并采用Modified Denavit-Hartenberg（Modified-DH）法建立上肢模型连杆坐标系。应用MATLAB机器人工具箱,建立了人体上肢仿真模型,并采用蒙特卡洛法求解上肢仿真模型的工作空间。结合人体上肢模型仿真研究和传统人体上肢康复手法,设计了串并混联末端牵引式上肢康复机器人。其次,分析了上肢康复机器人上部平面运动机构。基于约束螺旋理论对该机构自由度进行了计算。通过杆长约束关系,推导了该上部平面运动机构位置的正反解方程。通过图解法得到该机构的六种奇异位形,并采用杆长关系和转动副行程机械限位的方式避免奇异。在驱动安装尺寸、近驱动杆长和远驱动杆长确定的基础上,绘制机构工作空间,使其满足人体上肢运动空间的需求。通过雅可比矩阵条件数在工作空间内的分布情况,可对机构的运动学性能进行评价,工作空间边界附近雅可比矩阵条件数较大,轨迹规划中应尽量避开边界区域。以人机距离的最远、最近点作为轨迹点,通过五次多项式对圆轨迹的圆心角进行轨迹规划,得到连续平滑无突变的运动轨迹。再次,分析了上肢康复机器人下部变高度旋转机构。基于约束螺旋理论计算其具有两转动一移动的运动自由度。采用RPY固定角表示动平台姿态,由坐标变换推导位置反解,对动平台球副坐标进行逐步消元求得位置正解。采用给定的静平台外接圆半径、动平台外接圆半径、SPS分支移动副长度和PU分支移动副长度等机构参数,可仿真获得其动平台转动角度范围。机构在姿态角γ为零或β为零时雅可比矩阵条件数趋向无穷,因此应尽量避免运动到该位置附近。采用五次多项式对动平台旋转的姿态角进行轨迹规划,可使动平台转动连续平滑无突变。最后,搭建串并混联末端牵引式上肢康复机器人样机并进行实验。以步进电动缸和直流有刷电机为驱动元件,采用QT设计的上位机控制软件,通过串口、CAN、蓝牙对电机和传感器进行通信,实现机器人手动控制、被动训练和示教训练三种模式。对样机进行了圆轨迹验证、示教训练、姿态调整三项实验,采用相机捕捉机器人的运动轨迹,运动轨迹与设计基本吻合,实验结果基本满足设计需要。