利用大型补给船实施的海上补给可分为横向补给、纵向补给、垂直补给和并靠补给四种方式。其中,并靠吊装补给方式作业灵活,能实现各类货物的批量转运,导弹上架以及鱼雷入仓的精确定位装卸作业。当采用船舶起重机进行海上并靠吊装作业时,因为风、浪、流等作用力的影响,参与并靠作业的船舶间会产生六个自由度的相对运动(包括升沉、横荡、纵荡、艏摇、横摇、纵摇),这有可能导致吊装的货物与其相邻物体发生碰撞,轻则造成货物损失,重则酿成安全事故。因此,执行并靠补给任务的船舶起重机应该具有六自由度波浪补偿功能,从而消除波浪对并靠吊装作业的影响,保证作业的安全性、精确性和高效性。国内现有的船舶波浪补偿起重机仅具有升沉方向的补偿功能,无法进行海上集装箱堆垛和雷弹装填等对精确投放要求较高的并靠吊装作业。为此,本文在船舶起重机系统中引入一种工作空间大、自身惯性小、抗摆能力强,由8根绳索牵引的并联机构,利用该机构及波浪补偿装置实现吊装货物空中位置与姿态的六自由度实时精确调控。为研发具有六自由度波浪补偿功能的新型船舶起重机,以及具备多维运动或位姿实时调控功能的装备提供技术支撑。本文重点围绕应用于波浪补偿作业的绳牵引并联机构设计,冗余绳牵引并联机构正解实时求解,绳牵引并联机构负载动力学参数辨识,绳牵引并联机构张力分布优化,以及绳牵引并联机构滑模控制等问题开展研究。论文主要的研究内容包括:1)设计了应用于波浪补偿作业中的绳牵引并联机构。介绍了波浪补偿作业中六自由度相对运动补偿原理,介绍了绳牵引并联机构的逆解。并研究了运动学确定的绳牵引并联机构的工作空间与基座尺寸,绳索间悬挂点位置的关系。2)提出了冗余绳牵引并联机构的正解实时求解方法。该方法由四面体法和列文伯格-马奎尔特方法组成。该方法把冗余机构的高维约束耦合方程组转化为低维解耦方程组进行计算,不涉及复杂的矩阵运算,也不涉及高维方程组的解算,可以实时求解出绳牵引并联机构的正解。另外,本文还提出了列文伯格-马奎尔特方法初始迭代值的确定方法,通过近似四面体法来消除初始迭代值的选择对列文伯格-马奎尔特方法收敛结果的影响。同时,还研究了约束方程个数、初始迭代值和迭代步数之间的关系。3)提出了绳牵引并联机构负载动力学参数辨识方法。建立了负载在不偏心和偏心情况下动力学模型,并对动力学模型进行了线性化。提出了只需要测量绳牵引并联机构的绳索长度和绳索张力就可以辨识机构中负载的动力学参数的辨识策略。并研究和讨论了多变量最小二乘辨识算法、粒子群优化算法在模型辨识过程中存在的优点和缺点,在此基础上提出了基于最小二乘的粒子群优化算法。4)研究了绳牵引并联机构张力分布优化方法。目前在求解张力分布优化问题的算法中,基本上是把张力分布优化问题转化为非线性最优化问题求解,此方法可以得到张力分布的最优解,但每一次的计算时间较长,迭代步数较多。本文把张力分布优化问题转化为线性规划问题求解,不但可以满足控制精度的要求,相比于非线性算法,实时性也得到相应的提高。5)提出了应用于绳牵引并联机构的滑模控制方法。本文研究了在任务空间坐标系控制策略下,采用基于指数趋近律的模滑控制算法对冗余绳牵引并联机构的负载的六自由度进行控制。分析了绳牵引并联机构的控制策略,并分别介绍了基于线性的滑模控制算法和基于指数趋近律的滑模控制算法,且分别对以上两种算法进行了仿真研究,最后,在绳牵引并联机构的原理样机上,进行了六自由度位置跟踪实验。