早期市场上的机加工装备以串联结构为主,串联机器人有工作空间大,灵活度高和功能实现易操作的特点很受市场欢迎。并联机器人具有刚度大、精度高、位置误差不累积等特点,已成为机器人领域的研究热点。本文提出了一种基于3UHR+2R的构型设备,主要研究新型五轴联动的混联式加工装备的反向运动学与仿真分析,通过两种方式的对比分析得到适用于工业需求的算法模型,并且实现了控制系统的开发。首先,由于该新型装备是串并混联式结构,所以在反向算法推导过程中拟采用二步法:第一步,对并联(即3UHR)部分进行反向运动学解析。通过对新型五轴联动装备的运动产生的运动特征和自由度分析,得到针对该机构3UHR的约束条件,采用四元数法和牛顿迭代法得到反向运动学;第二步,将并联部分末端作为中间变量与串联部分(即2R)结合的方式,得到完整的反向运动学算法模型。将推导算法导入MATLAB中进行仿真,运用基坐标法得到新型装备的正向运动学解析式,并将反向运动学的各个参量带入验证推导算法的正确性。其次,五轴算法模型的推导在以上理论基础上,引入了对偶四元数消元的思想,实现了基于对偶四元数的运动学反解,将该反解模型在MATLAB中仿真与第一种方法从奇异位型和算法有效性等方面考虑选择更优的方法。然后,在得到算法模型的基础上,仿真得出新型装备的工作空间,分析该算法的时效性和工作精度,优化算法得到能满足工业需求的技术。进一步实现了控制系统的开发,将五轴联动式混联装备的整个控制系统的开发过程大体分为三部分,其中核心的控制系统为PC运动控制系统和算法控制系统,基于Twin CAT软件运用IEC61131-3汇编语言开发的控制系统。因混联结构无论在机械设计还是控制算法上都相对复杂,所以国内外研究资源稀少,本课题的研究一定程度上,对相关领域研究背景有完善和扩充的作用,对以后创新有技术参考价值。