摘要：研究球面2自由度2R串联机器人的可达工作空间，并对之进行分类。在此基础上研究球面2自由度5R并联机器人的理论工作空间形成原理，根据理论工作空间的形成条件建立该并联机器人的设计空间，设计空间内包含球面2自由度5R并联机器人机构的所有尺寸型。在设计空间内寻找理论工作空间形状发生变化的机构临界尺寸条件，这些条件将设计空间划分为不同的子区域，不同子区域所对应的球面2自由度5R并联机器人尺寸型机构具有不同形状的工作空间，从而在全部设计空间内对该机器人理论工作空间的形状进行详细分类。探讨该并联机器人机构的工作空间面积性能指标与杆件尺寸之间的关系，并在设计空间里绘制相应的工作空间面积性能图谱。工作空间形状和面积大小是进行机器人机构设计的重要参考依据。

关键词：2自由度 球面机构 工作空间 设计空间 性能图谱 

单位：燕山大学机械工程学院; 秦皇岛066004