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3-RRS机构是三自由度球面并联机构3-RRR的新构型之一，可作为人形机器人仿生肩关节的原型机构，因各支链的构件为球面上的曲杆，其刚度计算十分复杂。采用（杆件）变形法与小变形叠加原理，推得机构动平台的角位移、球心点线位移；利用机构静力学计算的结果，即各支链两构件上的力与动平台上外载荷的关系，建立了机构动平台上（球心点的）的位移与外载荷关系，进而求得机构的整体柔度、刚度矩阵；采用正交变换使刚度矩阵对角化，得到机构的6个主刚度指标及其所在的方向。研究结果为该机构的工程设计和应用提供了理论基础。