球面2-DOF冗余驱动并联机构是在球面5R并联机构的基础上增加一个相同的驱动支链得到的，具有刚度大、承载能力强、工作空间连续且无奇异等优点，可应用于球面定位装置，具有良好的应用前景。因此，本文以球面2-DOF冗余驱动并联机器人为研究对象，在本课题组研究的基础上，对该机构进行了运动学分析、性能分析及控制实验研究。　　基于机构的几何约束方程，建立了包含机构结构参数的运动学正反解模型；基于样机的实际约束条件，求解了该样机的实际工作空间；在工作空间内规划了两种球面路径，并依据加速度为组合正弦函数的方法对机构进行了运动学轨迹规划。　　在虚功原理的基础上，考虑关节的刚度、机构杆件自重以及所受载荷的影响，建立了机构的非线性连续刚度映射通用模型，并型分析了机构输出位置的弹性变形。基于ANSYS建立机构静刚度的有限元模型，并分析了机构在不同载荷与不同姿态下的静刚度与末端弹性变形；基于ANSYS与ADAMS建立机构的刚柔耦合仿真模型，并分析了运动过程中机构的弹性变形。　　针对球面2-DOF冗余驱动并联机器人轨迹跟踪实验过程中的振动现象，对其弹性动力学开展了研究，利用有限元法建立了机器人系统的弹性动力学模型，并分析了机器人在工作空间内的各阶固有频率以及输出的动态响应。　　基于SimMechanics与Simlink搭建了机器人机构仿真模型和电机控制仿真模型，并通过驱动力优化完成了系统的力位混合控制仿真研究，并通过样机控制实验验证了该方法能有效提高机器人的末端执行器的输出精确与运动平稳性。