本文在国家自然科学基金资助下，主要研究3-Pc(RR)N球面3自由度并联机构的运动学优化设计方法，主要工作和研究成果可概括为如下几个方面：　　 针对运动学分析与设计的需要，合理定义机构结构参数，用D-H方法构建各构件相对运动参照系，构造机构的姿态正、逆解模型。　　 在位姿逆解的基础上，提出可达工作空间，灵活工作空间的计算机数值搜索法。给出驱动关节到动平台输出的速度映射矩阵，即速度雅可比矩阵。借助位置逆解和雅可比矩阵，计算工作空间中各个位姿雅可比矩阵的行列式，得到奇异位形的求解方法。通过对雅可比矩阵表达式的分析，给出3-Pc(RR)N机构发生奇异需满足的位形和结构特征。　　 从运动学和静力学的角度出发，构造出球面并联机构从驱动关节到动平台输出的速度、承载力、误差、刚度映射模型，定义速度、条件性、承载力和刚度等各项性能指标、全域性能指标及局域性能指标。给出结构参数的尺寸范围，建立3-PC(RR)N机构的空间模型，在空间模型内研究全域性能指标和结构参数的关系，绘制全域性能图谱，利用性能图谱进行结构的优化设计。提出了改进全域性能指标的算法。利用matlab的GUI工具将3-Pc(RR)N机构的相关信息，全域性能图谱和局域性能图谱的算法整合到一个应用模块中，为设计者提供了方便。　　 按照设计要求，运用全域性能指标优化方法，确定样机结构参数，完成3-PC(RR)N样机运动学设计。分析了样机的工作空间，奇异位形，及局域性能指标，找出样机的奇异位形，绘制可达工作空间，灵活工作空间，和局域性能图谱。利用GT控制卡实现对样机的简单控制。　　 本文研究工作对3-Pc(RR)N球面并联机构样机的开发具有重要指导意义。