与普通并联机构相比较,因大跨度柔索并联机构独具负载能力强、动态性能较好、可达工作空间大等特点,在大范围实时拍摄、大型射电望远镜等领域已得到良好应用,也是国内外研究的一大热门课题。本文基于大跨度柔索并联机构设计了一种摄像机器人,并针对它进行了相关理论研究,具体内容如下。由于索并联机构的特殊性,传统刚性并联机构理论研究中的各种理论公式和所得结论都不能直接运用于柔索并联机构。本文分别从位置逆求解、位置正求解和速度逆求解三个方面对索并联机构运动学分析方法进行了研究;从动平台受力平衡入手介绍索并联机构静力学模型;并分别得到了索并联机构的运动传递矩阵和力传递矩阵,发现它们互为广义逆矩阵;根据自由刚体动力学构建了索并联机构动力学方程;介绍了索并联机构工作空间求解过程及等价简化求解方法。为索并联摄像机器人的设计和分析提供了指导和理论依据。设计了一种大跨度柔索并联摄像机器人,由并联机构牵引动平台实现摄像机3个平动自由度,动平台搭载摄像机实现2个旋转自由度。考虑重力的影响,研究了大跨度单索建模方法,在此基础上,对所设计的大跨度柔索并联机构进行分析,系统的建立了其运动学和静力学方程,并给出了求解方法。完成了基于单索直线模型的系统建模误差分析;针对误差产生原因,给出了误差补偿多项式对柔索索长进行纠正,以降低动平台位置误差,提高系统模型求解速度。对系统建模过程进行了数值仿真分析,从多个方面分析了其建模误差,在此基础上对误差补偿方法仿真,验证了其有效性。设计了一种应用于柔索并联摄像机器人的自稳动平台,详细介绍了自稳动平台各组成部件,及其相应功能实现;并抽象出了系统力学模型,然后建立了系统数学模型,并对系统数学模型线性化处理;在此基础上,对系统进行了性能分析,提出了性能评价指标调整时间和最大超调量,并通过参数调整和重心布置优化以优化系统性能指标,提升了系统性能,最后通过数值仿真分析比较了优化前后的系统抑摆及抗干扰能力。