本文以设计新型并联可穿戴式外骨骼机器人踝关节为研究目的。在人体这一特殊的环境下,以机构的安全性、穿戴性和可控性为设计准则,对并联机构进行结构综合优选,并在此基础上对优选得到的机构进行球副位置优化设计,得到所需要的新型外骨骼踝关节机构,并加以工作空间和灵巧度分析,以及运动学建模仿真,对设计的机构进行验证分析。首先,根据踝关节的运动类型零平移三转动,综合出能完成零平移三转动的并联机构17种,加以分析对比分类,以踝关节机构的可穿戴性、可控性、驱动安放难易性以及动力学复杂性按一定的权重比进行综合评比,得出最佳机构为3-SPS/S并联机构。并且对优选出的3-SPS/S并联机构进行了输出特征验证分析。其次,对3-SPS/S并联机构进行运动学分析,通过MATLAB软件得到了该机构在约束条件下的工作空间,而且着重的分析了三球副位置分布不同对该并联机构工作空间产生的影响。并且以安全性为第一优化准则,避免机构对人体产生二次伤害,对3-SPS/S并联机构的三球副位置分布进行了优化。对优化后的机构进行了灵巧度分析,通过灵巧度情况对该机构的可控性进行了评价。最后,在CATIA中对3-SPS/S并联机构进行了三维建模,并通过软件接口导入仿真软件ADAMS中进行仿真,通过仿真获得的数据对本文的运动学分析和工作空间分析的正确性进行了验证。本文的研究工作为新型外骨骼机器人的开发应用提供了一定的理论基础,基于安全性的球副位置优化设计为外骨骼的设计开发提供了一个新的思路,基于ADAMS软件的运动学仿真,不仅验证了运动学分析的正确性,也验证了该设计的合理性,促进了并联机构技术的开发应用。