两自由度转动并联机器人机构是并联机构的重要类型之一,其适用于医疗器械、卫星天线随动装置、仿生关节等需要空间姿态调整的领域。为解决一般并联机器人机构具有强运动学耦合性问题,论文在国家自然科学基金(50905055)的资助下,深入系统地研究了无耦合两转动并联机器人机构的型综合方法,并分析了新型RR-RURU机构的运动学、动力学和运动性能等方面内容。提出一种无耦合两转动并联机器人机构型综合的系统方法。基于驱动力螺旋理论建立了无耦合两转动并联机器人机构输入-输出运动间的数学模型;分析了机构的运动输出特性与分支主动副通过运动链施加到动平台上的驱动力螺旋之间的内在关系;按照雅可比矩阵为对角阵的条件确定出分支驱动力螺旋和主动运动螺旋的形式,再根据驱动力螺旋与同一分支中除主动运动螺旋外的其他运动螺旋互易积恒等于零的特性,确定出所有可行的非主动运动螺旋;建立了分支运动链型综合步骤,实现了具有预期运动特性的并联机器人机构型综合。对新型RR-RURU型并联机器人机构进行运动学与动力学分析。利用螺旋理论对机构进行运动输出特性分析和自由度计算。根据机构的几何特征及姿态变换矩阵,推导出机构动平台的姿态方程和角速度方程,并讨论了机构满足运动学完全各向同性的结构条件。基于拉格朗日方程建立了机构的动力学模型。利用虚拟样机仿真与数值仿真对比,验证理论分析的正确性。对新型RR-RURU型并联机器人机构的运动性能分析。首先根据螺旋理论,研究了机构的分支运动奇异、驱动奇异以及约束奇异。然后基于雅可比矩阵条件数对机构的灵巧性进行研究。研究了机构的姿态空间,得到其可达姿态空间以及实际姿态空间的三维图形。以姿态空间最大化为优化目标,对机构的结构参数进行尺度综合。设计了一种用于踝关节康复训练的并联式踝关节康复机器人。论文研究成果进一步完善并联机器人机构的型综合理论与方法,也为无耦合并联机器人机构的创新设计和实体样机研制奠定了一定的理论基础和技术支撑。