相对于串联机器人,并联机器人具有刚度大、精度高、承载能力强等特点,广泛应用于机床等工业领域。本文以6自由3-PRPS并联机器人为研究对象,在前人研究的基础上,对其运动学、动力学及优化设计等方面作了深入的研究。6自由度3-PRPS并联机器人是从Stewart平台演化而来,相对于Stewart平台,该机器人运动学特征相对简单,很大程度上减轻了实时控制的运算量,具有直观预测动平台运动和产生纯转动的特点。本文分析了6自由度3-PRPS并联机器人的特点,建立了运动学正反解方程,分别用牛顿-拉普森迭代法和Matlab编程求解位置正反解。在位置反解的基础上,考虑到各个约束条件,绘制出机器人的工作空间与工作空间剖面图。采用矢量法建立了该机器人的速度与加速度方程,并推导出机器人的雅可比矩阵,为以后的动力学分析打下了基础。在进行动力学分析时,基于该机器人的结构特点和朗格朗日法的适用范围,建立了机器人的动力学方程。在运动学和动力学分析的基础上,分别运用Matlab与ADAMS软件绘制出运动学和动力学的理论分析和仿真曲线,为机器人的优化设计提供了依据。在对机器人进行优化设计时,采用了基于虚拟样机的参数化设计、单目标优化与多目标优化相结合的方法。首先对机器人虚拟样机模型进行参数化,确定设计变量和约束条件,在动力学仿真的基础上确定三个分目标函数。然后对三个分目标函数进行设计研究,确定对目标函数影响大的设计变量。最后采用加权系数法把三个分目标函数统一到一个总目标函数中,通过优化设计得到一个使三个分目标函数在数量级上达到统一平衡的设计变量的最优值。