仿咀嚼运动机器人是一类可以模拟人类咀嚼运动,还原人类咀嚼力的机械装置,其研究成果在口腔医学和食品科学等领域具有广阔的应用前景。本文从人类咀嚼运动可分为切碎和研磨两个阶段的特点出发,提出了一种以3-UPS/RPP并联机构为主体结构的少自由度仿咀嚼运动机器人,并对该机器人的运动学性能展开研究。首先,结合相关医学知识对人类咀嚼运动的特点进行简要分析,提出了一种以3-UPS/RPP并联机构为主体结构的少自由度仿咀嚼运动机器人,并基于自由度计算公式验算了其自由度。在UG软件中建立了仿咀嚼运动机器人的三维模型,以此介绍了仿咀嚼运动机器人的两种工作模式并通过标架描述说明了各模式中运动自由度与人类咀嚼动作的对应关系。其次,基于空间机构学的相关理论,构建了3-UPS/RPP少自由度仿咀嚼运动机器人的运动学模型。通过对驱动支链和约束支链的分析,给出了3-UPS/RPP仿咀嚼运动机器人位置逆解的解析表达。随后基于位置逆解结果,对仿咀嚼运动机器人进行了位置正解计算。最后对仿咀嚼运动机器人进行速度分析,求解了机构的雅可比矩阵,为后续进一步的机构性能分析奠定基础。接着,基于位置逆解模型,综合考虑驱动支链和约束支链中各运动副的约束条件,运用数值离散搜索法求解了仿咀嚼运动机器人的工作空间,运算结果表明该机构的工作空间满足模拟人类咀嚼运动的基本需求,后采用Gosselin分析法对机构的奇异性进行了分析,并基于雅可比矩阵定义了可操作度、灵巧度及静刚度评价指标,对机构的运动性能做了进一步的数值仿真分析。最后,就切碎和研磨两种模式的工作实例,在ADAMS软件中对仿咀嚼运动机器人进行运动学仿真分析,通过将仿真结果与理论计算结果做对比,验证了运动学理论分析的正确性。随后,在运动学仿真的基础上对机构进行动力学仿真,从而进一步观察机构的运动性能。同时,基于PID控制方法设计了仿咀嚼运动机器人的控制系统,并采用Simulink和ADAMS联合仿真的形式验证了控制系统的有效性。研究结果表明所设计的仿咀嚼运动机器人具有平面内的三个自由度,通过转换工作平面能够完成切碎和研磨两种模式的运动,满足对人类咀嚼运动模拟的设计要求。本文的研究为该设计的实际应用提供了理论依据,少自由度并联机构相对于传统的Stewart平台等6自由度机构有着结构简单、造价低、易于控制等不可替代的优势,深入开展相关的研究可以给仿咀嚼运动机器人的设计与制造提供新思路。