并联机构具有高精度、大刚度、结构稳定、动力性能和承载能力良好等优点,与串联机器人在功能和结构上形成互补关系,极大地拓宽了工业机器人的应用领域,其中并联机构以其特有的优越性广泛应用于运动训练模拟、医疗器械、数控机床加工、食品和药品外包装、汽车零部件装配等各个领域。近年来,少自由度并联机器人成为机器人学的研究热点,其中最具典型性、应用最广的三自由度Delta并联机器人,由于机构结构紧凑,输入均布于静平台,拥有良好的运动学和动力学性能,被公认为目前设计最成功的并联机器人之一。本文结合前人研究成果,对此机型进行数字化设计及其工作空间研究具有重要意义。机构的运动学分析是其工作空间、动力学、轨迹规划、误差分析等研究的基础,并联机器人的运动学包括正、逆运动学两部分。本文针对Delta并联机构,基于矢量法和空间机构学,建立该机构简化模型和坐标系,利用向量关系,推导了该机构的运动学位移方程和正、逆位移解求解方程,基于科学计算软件MATLAB设计编写了正、逆位移解求解程序,并给出了相应算例,为后续研究奠定基础。机构设计涉及到尺度综合、动力学建模与参数测试、伺服控制系统等研究,本文对Delta并联机器人进行机构设计时,从实际生产角度出发,根据产品、工况要求预估工作空间,结合运动链受力分析确定机构尺度参数,利用Pro/E三维软件对机构进行数字化建模,定义结构参数、实现参数关联,可根据设计要求变化对Delta模型结构进行实时调整,节约了二次开发时间；同时利用ANSYS软件进行结构强度和模态分析,评价模型的工作可靠性。本文引入一阶运动影响系数,推导Delta机构的雅克比矩阵,求得机构动平台的速度与加速度表达式,利用雅克比矩阵行列式等于零的代数法,给出机构的奇异位置表达式,并利用ADAMS软件对机构进行指定路径下的运动学仿真,通过提取仿真结果可以看到任意关节的位移、速度、力矩等信息；以建立的Delta机器人模型为对象,基于正位移解方程,利用MATLAB编程实现机构工作空间仿真,为Delta并联机构轨迹规划和动力学分析提供了必要基础。能源紧缺是当前世界各国关注的问题,本文针对Delta并联机器人,以逆运动学和工作空间分析为基础,采用牛顿-欧拉法推导机构的逆动力学方程组,基于多体系统动力学理论并结合动力学分析,建立Delta并联机器人动平台与原动件的动力学参数映射关系,将并联机构动平台沿规划轨迹运动时的能耗表达为规划轨迹的泛函,提出了基于能耗最小原则的任务轨迹规划数学模型,为进一步实现Delta并联机器人低能耗工作奠定了理论基础。