头部运动障碍或头部下垂综合征（DHS）在许多运动神经元疾病中十分常见,患者的颈部肌肉发生退行性减弱,使得抬头或移动头部变得十分困难。目前该疾病没有较好的治疗方法,主要使用颈托设备来缓解头部下垂的症状。然而,颈托使得头部的运动受到局限,也不能按照患者想要的移动方向进行调整。因此,研究一种可以实现临床治疗、功能全面、康复机理完善、操作方便的颈椎康复机器人,对于治疗、康复头部下垂综合征有着重要意义。本文设计了一种基于并联机构的颈椎康复机器人,用于由头部下垂综合征造成的活动不便患者的康复训练。以人体解剖结构及生物力学、机构学、虚拟样机技术和机器人控制技术为工具,进行颈部结构分析、机构原型设计、机构运动学分析、参数优化及控制仿真。论文首先分析了各种颈椎康复设备——颈托与康复机器人的发展状况,分析了其优缺点;充分查阅国内外相关产品与文献,对具有康复运动类似运动形式的相关并联机构的研究现状进行了综述。同时,以人体颈部结构为研究对象,确定了人体头部通过颈部实现屈伸运动、侧弯运动和旋转运动时,颈椎关节的生理活动范围。以此作为机构的设计准则,得到一般性机构运动规律,对机构构型展开了设计,并进一步对机构的运动规律进行了验证。论文分析了所设计康复机器人的自由度、位置正逆解、速度雅克比及奇异性等运动学特性;分析了人体头颈部、动平台、各支链上、下连杆的静力学受力情况;对机构屈伸、侧弯和旋转运动时的运动耦合方式进行了研究,同时得到了机构的伴随运动以及工作空间的特性,验证了机构对伴随运动的容纳性及安全性能。最后,基于逆运动学求解了特定康复动作下的机器人驱动关节的输入量,并设计了控制器以实现期望的运动控制,且通过虚拟样机仿真对所设计机构的工作性能进行了验证。全文共有图67幅,表9个,参考文献77篇。