空间指向机构是指在空间环境下带动有效负载实现转动运动与定位的专用空间机构,可以实现对目标的搜索、跟踪、定位等功能,其主要应用于卫星通讯、空间雷达和空间观测等装备中。近年来随着空间有效负载功能的不断增加,指向机构的运动日趋复杂,对指向机构的性能要求也越来越严格。传统的空间指向机构为串联形式的,如X-Y轴型、方位俯仰型,相对于串联形式,并联指向机构具有高刚度、高精度、高承载能力、快响应速度等一系列优点,具有很高的研究价值。鉴于并联机构的一系列优点和指向机构的要求,本文基于球面5R机构,提出了一种新型非对称冗余驱动并联二维指向机构。首先,以消除机构的内部奇异为目标,对球面5R机构的冗余驱动支链进行综合,得到了多种具有特定驱动螺旋的冗余驱动支链,并从中筛选出了一种结构简单、工作范围大的分支,与5R机构组合成了新型冗余驱动并联二维指向机构。其次,对该机构的伴随运动、位置反解、雅可比矩阵和奇异性进行了分析,并通过软件仿真,绘制了机构的奇异轨迹。然后,针对机构工作空间、灵巧性和承载力等性能,绘制了机构的性能图谱,并基于机构性能的均值指标和方差指标对机构进行了尺寸参数的优化设计,得到了一种性能优异的并联二维指向机构。最后,针对空间天线指向机构的设计要求,设计了一台冗余驱动并联二维空间指向机构,包括机构的方案设计、关键部件的选型、主要结构的设计和机构有限元分析等。本文设计了一种新型非对称冗余驱动并联二维指向机构,其具有高精度、高承载、大工作空间、无内部奇异等优点,为空间跟踪指向领域提供了一种高品质的机构。