Stewart平台是一种六自由度并联机构,具有承载能力强、运动精度高等优点,在生产加工、运动模拟、设备稳定与跟踪等方面有广泛的应用。在基于Stewart平台的姿态稳定应用研究中,我们发现Stewart平台在运动范围上的局限性,且平台的工作性能受到支链运动误差的影响。为了改进上述不足,本文着眼于6-PUS并联机构,设计出具有更大运动范围和更高运动性能的并联平台,使其能适应车载、舰载等大幅度低频率的振动场景。本文将以轨迹跟踪和姿态稳定为应用目标,进行相关理论分析和控制系统设计,并通过仿真测试和运动控制测试来验证整体设计的有效性。为了完成6-PUS并联机构的结构设计,首先进行了6-PUS并联机构的运动学分析,为结构设计提供了理论支撑。基于6-PUS的基础结构,参考Stewart平台及其他同类平台,对运动副、支链和平台等部件设计初始的结构和尺寸,并通过反复的Simulink仿真测试和结构优化过程,确定了6-PUS并联机构的最终设计,并通过轨迹跟踪的控制仿真验证了运动学分析的可靠性和结构设计的合理性。最后以工作空间为运动范围的分析指标,对6-PUS并联机构和Stewart平台的运动范围进行了比较分析,结果表明前者的运动范围更大。为了完善6-PUS并联机构的理论分析,为运动控制优化提供理论指导,本文基于Lagrange方程推导了动力学计算公式,主要涉及运动平台、支链和运动副的动力学分析,实现了关节坐标到驱动力的计算过程,并通过Simulink仿真结果和公式计算结果的比较证明了动力学计算的正确性。本文设计了从运动平台位姿到关节驱动力矩的反向动力学过程,基于LQR原理,建立了动力学仿真模型,并在轨迹跟踪控制的测试中,取得了相比运动学仿真更佳的控制效果,体现了基于动力学分析的运动控制的优越性。为了在轨迹跟踪和姿态稳定场景下实现6-PUS并联机构的运动控制,本文设计了配套的运动控制系统,确定了以Ether CAT为数据通讯核心,以ESKF为IMU姿态估计方法,以及以轨迹规划和反馈控制为控制方法的软硬件体系。本文通过轨迹跟踪和姿态稳定实验,对6-PUS并联机构的具体运动性能进行测试,以验证设计是否符合目标。在单姿态点和IMU的跟踪实验中,6-PUS并联机构都获得了较好的跟踪效果,而预定轨迹跟踪实验结果表明,所设计的并联机构与Stewart平台、4TPS-1PS平台和Hexapod平台相比,在跟踪误差百分比上表现优异,且能达到15deg的最大倾角,比Stewart平台的运动范围更大。在姿态稳定方面,6-PUS并联机构在低频的姿态变化上稳定效果较好,但对高频的姿态变化敏感,稳定效果略差,在姿态矫正大小和比例方面6-PUS并联机构比Stewart平台更具优势。仿真结果和运动控制实验结果表明了关于运动范围和运动性能的设计目标的实现。