提出了一种新型三电机驱动四自由度串并混联机械臂，研究了其位置正反解、运动学、工作空间及运动仿真等问题，并研制其样机。机械臂肩关节由一个电机通过控制离合制动器驱动球面两自由度正交并联机构，实现两个转动自由度的运动，腰关节和肘关节各由一个电机驱动，三个关节通过串联方式联接，从而实现了三电机驱动四自由度的运动。推导了两自由度球面正交并联机构的位置正反解方程，在此基础上求解出机械臂位姿正解方程，并给出了机械臂雅克比矩阵。基于机械臂结构约束条件，绘制了其工作空间轮廓图。规划了机械臂在一个抓取周期内的轨迹，并利用仿真软件对其进行运动仿真，得到了机械臂在运动过程中的速度和受力变化情况，为机械臂结构设计提供依据。参考人体手臂比例选取了一组机械臂机构几何参数，同时考虑其加工与装配工艺性，研制出机械臂样机。本文所设计的机械臂具有结构紧凑、质量轻、传动误差小和工作空间大等优点，并且其控制系统简单，加工工艺性好，可广泛应用在现代工业及航空航天等领域。