随着工业、医疗和家居等行业逐步引入协作机器人来辅助人类,对人机协作的安全性便有了更高的要求。柔顺装置是提高人机协作安全性的有效方法,主要分被动柔顺和主动柔顺。其中,被动柔顺通过内部弹性耗能元件实现接触力的自然顺应,响应速度快、控制简单,但专用性强且刚度难以调节;主动柔顺在工业中应用较广,但由于缺乏弹性元件导致响应带宽受限,顺应效果严重依赖于算法和传感器的可靠性。因此,针对当前柔顺装置存在的问题,设计一种新型柔性连杆并联机构,具备运动行程大、刚度可调且和力感知功能,对于协作机器人发展有着很重要的意义。鉴于此,本文设计了一种具有力感知能力的三自由度大变形柔性连杆并联机构,利用多并联弹性板的变形协调使机构末端能够在较大空间范围内进行可控的运动。经过对弹性材料、截面和机构构型的分析,详细设计并制造了可变刚度的冗余驱动样机,并开发了配套的软件和硬件集成系统。主要研究内容如下:（1）柔性连杆并联机构弹性板变形协调运动模型基于结构柔度主轴分解的方法,将大挠度的弹性板离散为多个串联的被动关节,依次对单条弹性板、双并联弹性板和四并联弹性板的运动学进行了建模研究。通过推导等效串联机构的位形约束方程和静力平衡方程,建立多目标优化模型,并基于解析梯度进行准确高效的求解。设计并搭建了柔性连杆机构的实验平台,其重复定位精度为0.707mm,绝对位置精度为1.53mm,证明了模型的准确性和可靠性。通过力学实验验证了冗余驱动装置刚度可调节的特性。（2）基于视觉信息的“姿态-负载”映射快速力感知研究针对本文机构支链刚柔耦合的特点,设计了通过观测刚性连杆的位姿来间接估计负载力的方案。实现了基于特征点的刚体位姿测量功能,并与激光跟踪仪进行了精度比对,绝对位置误差在0.6mm以内。进一步地,将视觉传感器布置在柔性连杆并联机构上,也与高精度测量仪器进行精度比对实验,最终的绝对定位精度为1.5mm。为了解决力感知理论模型计算效率低、接触力随机突变性和误差噪声干扰等复杂问题,采用多层神经网络来拟合“姿态-负载”映射模型,提高了力感知的计算效率和鲁棒性。理论模型生成大量数据集并混合预先标定的高斯噪声,然后输入给网络进行有监督的学习。将训练后的网络应用于力学实验,误差在10%以内,力感知响应在10ms以内,证明了力感知功能的准确性和快速性。（3）大变形柔性连杆机构系统开发与应用实验按照模块化、松耦合的原则设计了实验操作软件,编写了人机交互界面,便于人员操作和数据监测。设计并成功实现了轴-孔装配实验和玻璃物品的安装操作实验,验证了本文设计柔性连杆机构的运动能力和顺应特性。