本文基于目前绳索牵引机器人的研究成果,利用绳索牵引机器人制造成本低、工作空间大、惯性小易于组装和重构等优点,设计出一款平面绳索牵引多体机器人,该机器人可组成平面串联多杆机构。然后推导出绳牵引多体系统绳索分布方式,并将推导出的关系应用到本文所设计的平面绳索牵引多体机器人的两杆和三杆机构上,计算出其合理的牵绳方式。在本文所设计的平面绳索牵引多体机器人中包含结构模块、硬件模块和软件模块(优化模块)。结构模块又可分为杆件模块、限位模块、关节模块和牵绳模块。硬件模块分为绳索驱动模块、运动控制模块和数据采集模块,用来控制电机从而控制绳索的收放同时采集拉力数据。本文使用零空间的方法求解系统工作空间,推导出此类系统力旋量封闭工作空间边界的解析解,求解出力旋量可行工作空间。在工作空间的求解的基础上提出一种优化方法,优化平面绳索牵引多体系统的电机位置和绳索在连杆上的牵引位置。在保证规划的轨迹在力旋量可行工作空间内的前提下,使得力旋量可行工作空间最大,此优化方法即为本文的优化模块。使用光学三维动作捕捉系统测量出上肢的尺寸和运动范围,按照测量数据规划三杆机构运动轨迹并使用优化方法进行配置优化。对此三杆机构使用D-H方法进行运动学分析,推导出运动学方程。计算出整个周期的绳索长度变化,并求解出绳索速度和绳索加速度。使用拉格朗日方程法进行动力学分析,然后计算出关节力矩和绳索拉力。最后,依照本文绳索牵引多体机器人的设计,搭建两杆机构和三杆机构进行实验,测出机构实际轨迹与理论轨迹进行对比,测出绳索实际拉力与理论拉力进行对比,验证前述运动学动力学分析和优化方法的正确性。