并联机器人具有刚度大、精度高、动力性能好及承载能力强等优点,目前在工业领域上得到了广泛应用。冗余驱动并联机器人利用其冗余特性完全或部分消除了机构奇异性、优化关节驱动力,从而改善了并联机器人的动态性能。然而由于冗余驱动并联机器人具有强耦合性和非线性等动力学特性,并受限于其结构和驱动方式的复杂性,给并联机器人动力学和动态控制研究工作增加了一定难度。本文以二自由度冗余驱动并联机器人为研究对象,对其进行了动力学分析与建模、控制方法研究以及轨迹跟踪控制实验研究,为该类机构的控制研究提供了理论依据。首先,对二自由度冗余驱动并联机器人的动力学问题进行了研究。介绍了机器人动力学建模的一般方法,结合拉格朗日法和拉格朗日—达朗伯法对二自由度冗余驱动并联机器人进行了动力学分析与建模,并提出了二自由度冗余驱动并联机器人的驱动力优化方法,解决了驱动力分配问题。其次,对二自由度冗余驱动并联机器人的动态控制方法进行了研究。讨论了两种典型的控制方法:计算力矩控制和自适应模糊控制,基于同步耦合误差控制理论提出了一种非线性同步控制方法。借助MATLAB/Simulink软件,采用上述三种控制方法对该并联机器人进行动态仿真,仿真结果表明三种控制方法的正确性及非线性同步控制方法的优越性。本文同时阐述了非线性同步控制系统的硬件环境组成,基于Visual C++6.0编程开发设计了实时控制软件,并对并联机器人进行了轨迹规划及其跟踪仿真,仿真结果表明非线性同步控制对该并联机器人的轨迹规划有较高的控制精度。最后,结合GPM实验平台,分别采用计算力矩控制方法和非线性同步控制方法对二自由度冗余驱动并联机器人进行了轨迹跟踪控制实验,进一步验证了非线性同步控制方法的优越性和有效性,为冗余并联机器人更进一步的研究奠定了基础。