为了提高2RPU/UPR+RP过约束混联机器人在实际运用中的精度, 达到生产实践的需求, 对该机器人进行误差补偿研究。首先介绍了过约束混联机器人的运动原理, 随后分析影响混联机器人末端精度的各项几何误差的来源, 并对提高混联机器人精度的零点标定与全标定方法进行介绍。将混联机器人分为并联机构和单摆头两部分, 分别对两部分进行零点标定和全标定理论研究, 然后基于激光跟踪仪搭建了标定实验系统, 得到了标定后的误差参数的真实值, 补偿到运动学算法中。实验结果表明, 本文提出的全标定和零点标定方法可以有效提高混联机器人的定位精度。

基于两移动一转动三自由度平面并联机构构造了一种新型五自由度串并混联机器人并对其并联部分，一具有运动冗余和驱动冗余两种不同模式的平面并联机构(2PRR)2+R进行了运动学分析。首先，建立了三自由度平面并联机构的运动学模型，基于机构的运动学模型推导得到了冗余和非冗余驱动并联机构的刚度矩阵，并且通过求取并联机构各组成构件的等效质量，得到并联机构的质量矩阵; 然后，借助系统刚度矩阵和质量矩阵建立的并联机构动力学方程，求得了机构的固有频率方程; 最后，通过数值仿真对冗余和非冗余驱动并联机构的刚度及固有频率进行对比分析。结果显示: 冗余驱动分支对机构绕Z轴方向角刚度和系统的一阶固有频率均值影响最大，其增幅分别为88.46%和31.50%; 对X轴方向的线刚度和系统的二阶固有频率均值影响最小，其增幅分别为52.34%和1.90%。因此，冗余驱动分支有助于提高并联机构的整体刚度，改善机构的动态性能。

为了实现锻造操作机升降运动与水平移动之间的解耦, 提出了一种从结构组成原理上实现解耦的锻造操作机机构, 并对该机构的运动机理和动力学性能进行了研究与实验验证。首先, 基于Hoekens四连杆机构介绍了完全解耦式锻造操作机的结构组成原理; 运用螺旋理论工具分析了完全解耦式操作机机构的自由度, 对其升降运动和水平移动之间的解耦机理进行了剖析。然后, 基于虚功原理建立了操作机机构动力学模型, 比较分析了该解耦式操作机机构和典型平行连杆式操作机机构在升降运动和锻造加工过程中的受力性能。最后, 研制了该新型解耦式操作机的比例实验模型, 采用激光跟踪仪测试了钳杆在升降过程中的水平位移变化量。实验结果表明: 在升降运动过程中, 钳杆在水平方向的位移变化量在1 mm之内, 基本上验证了该完全解耦式锻造操作机能够实现升降运动与水平移动之间的解耦。

基于全雅可比矩阵和虚功原理建立了5-UPS/PRPU冗余驱动并联机床的完整刚度模型。首先基于螺旋理论推导出约束分支中的约束雅可比矩阵; 然后锁定分支中的主动副并利用互易积原理求得驱动雅可比矩阵，最后提出了冗余驱动雅可比矩阵。利用约束力、驱动力和冗余驱动力与外力的映射关系，结合虚功原理，得到系统整体刚度矩阵。考虑虎克铰、轴承等传动部件的轴向变形对分支轴向刚度的影响，构造了各个分支的轴向刚度模型。借助激光跟踪仪对所建立的刚度模型进行了实验测试。结果表明: 该刚度模型的误差为2%~5%，验证了理论分析的可靠性。在此基础上，以机床的线刚度和角刚度的最小值为刚度性能指标，分析了其在工作空间内的分布情况。分析显示: 机床线刚度的最小值主要分布在Y轴两侧，角刚度的最小值则主要分布在-0.05≤z≤0.05 m和-0.11≤y≤-0.05 m，因此，在进行并联机床工具规划时应该尽量避免该区域。文中内容可为并联机床刀具运动轨迹的优化提供参考依据。