六维加速度感知在机器人、航空航天、超精密加工等领域均具有迫切的应用需求，已成为高端装备向“超精尖”发展的一项核心技术。并联式六维加速度传感器具有结构紧凑、动力学解耦精度高等突出优势，其测量性能与感知机构的操作性能有关。从工作机理的角度，阐述了并联式六维加速度感知机构与并联机器人、并联式六维力感知机构之间的差异。从数学和力学的角度，系统阐释了并联式六维加速度感知机构的静刚度、奇异性、基频共振和故障修复四项操作性能的表征和优化方法，并剖析了现有方法尚不具备自适应性的原因。接着，阐明六维加速度标定平台的必要性和基本要求，并分析了四种原理方案的优缺点。最后，指出挖掘感知机构“性能-结构-激励”三者之间的内在联系，并突破几何/拓扑结构的重构、标定平台的设计和优化这些关键问题，有助于充分发挥并联式六维加速度感知机构的性能优势。

为了满足精准高效快速部署航天遥感器对轻小型空间相机的迫切需求，对满足轻小型相机成像的光学系统形式及成像体制进行了详细对比分析，确定了RC+补偿组的光学系统形式，采用小F数+微小像元的成像体制。对比美国鸽子相机的详细参数，设计了500 km轨道高度上可实现3.48 m分辨率的轻小型全铝高分相机。详细介绍了相机的总体结构、光学系统、光机结构、成像电子学及热控设计结果，得到F5.6的RC+补偿组光学设计结果。采用RSA-6061微晶铝合金做为相机反射镜的结构材料，配合一体化硬铝合金高刚性结构。静力学（重力变形和温度变形）仿真分析结果满足光学设计公差要求。动力学仿真分析结果表明：一阶模态为302.92 Hz，具有足够高的动态刚度和安全裕度。成像电子学采用3.2 μm大面阵9 K×7 K探测器低噪声小型化设计。相机热控由卫星平台保证20 °C±4 °C的温度水平。集成测试结果表明：(1)相机中心视场波像差RMS为λ/15.6，5个视场系统波像差均优于λ/12.3，可以确保相机近衍射极限高质量成像。实测奈奎斯特频率处的光学传递函数为0.217；(2)相机三方向正弦振动最大处放大1.17倍，整机一阶模态为295 Hz，与仿真结果的偏差为2.61%，相机结构刚度大，力学稳定性好；1×10⁻⁴ Pa，16 °C、20 °C、24 °C三个温度工况下成像清晰，可分辨奈奎斯特频率处对应的分辨率板图像；(3)对2 km外目标成像效果良好，图像清晰且灰度层次分明，阴影边界锐利。本文所设计轻小型全铝高分相机在500 km轨道高度上实现了3.48 m分辨率，15 km×15 km幅宽，整机重量为2 kg，结构刚度和强度试验结果满足航天发射场景需要，可以为轻小型甚高分辨率空间相机设计提供理论指导和工程借鉴。

针对目前利用有限元方法分析星载光电跟瞄转台动态特性时存在的建模失真问题，提出使用广义弹簧单元对轴承和锁紧机构等效建模，并通过定义模态阻尼比，精确模拟转台的固有频率及响应特性。通过理论计算和基于模态试验数据的参数辨识，确定各等效单元刚度；通过基于扫频试验数据的参数辨识，确定结构模态阻尼。基于建立的等效有限元模型进行仿真分析，模态分析中前6阶固有频率与试验结果的最大偏差为5.1%，谐响应分析中X、Y、Z三个主方向的最大响应与试验结果的最大偏差为3.2%，固有频率与响应一致性良好，均在允许的误差范围内。说明使用广义弹簧单元对轴承和锁紧机构进行等效建模，通过模态和扫频试验数据确定转台刚度和阻尼特性是可行的，对同类型转台的建模仿真有一定借鉴作用。

为减小地基大口径望远镜在光学追踪过程中重力变形对成像质量的影响，设计了一种基于柔性铰链的高侧向刚度、亚微米精度并联调整机构。首先，介绍了系统组成并针对技术指标的要求，开展了两自由度柔性铰链设计。建立了柔性铰链并联机构的等效运动学模型和刚度模型，搭建了并联机构刚柔耦合运动学仿真系统，分析了柔性铰链对机构精度的影响。最后，搭建实验测试系统，来验证柔性铰链的设计合理性和并联调整平台刚柔耦合运动学分析的准确性。仿真和测试结果表明，柔性铰链转动刚度误差控制在3.54%之内，小位移（微米/角秒量级）运动精度达亚微米量级，大位移（毫米/度）运动精度与仿真结果对比误差控制在微米量级，机构侧向刚度优于60 N/μm，能够满足地基望远镜光学成像的要求。

变形误差对高精度调姿装备末端定位精度的影响不可忽视。为提高2RRPU/2RPU/U两轴并联调姿平台精度，提出了基于刚度模型预测误差趋势与神经网络算法提升预测精度的误差补偿模型。首先，在调姿平台全雅克比矩阵和弹性变形矩阵的基础上建立理论刚度模型，与Ansys数据刚度模型预测对比验证受载变形趋势预测的有效性。然后，搭建基于Simulink-Adams-Ansys-OPC的模拟仿真环境，随机载荷下采集平台全姿态仿真数据，基于刚度模型和速度雅克比矩阵对姿态误差和驱动误差趋势进行预测，基于速度雅可比实现末端误差到驱动补偿的映射，进一步利用神经网络算法提升误差预测的精度。仿真实验结果表明采用误差补偿模型后调姿平台获得位姿精度提高9%，验证了“刚度预测-神经网络”模型对平台姿态精度提升的有效性。