近年来，并联机器人是机器人领域发展起来的重要新分支，它具有刚度大、精度高、承载能力强等优点，但由运动副带来的间隙、摩擦、冲击等问题使其工作性能不能满足现代科技发展的要求。将柔顺铰链应用到并联机器人中，取代传统运动副，可从根本上解决此难题。目前，国内外研究主要集中在柔性铰链及微操作并联结构的性能分析和设计上，而对并联机器人中应用的柔顺铰链设计却很少。因此，开展柔顺铰链并联机器人的研究就成为当前机构学及机器人学领域的前沿课题。本文以柔顺铰链并联机器人为研究对象，进行了柔顺铰链的结构设计、仿真和实验研究，主要研究内容包括以下几方面：首先，基于3-RRR平面刚性并联机器人的结构特点，以65Mn弹簧钢为材料，设计、加工了扭簧式柔顺铰链和缺口型柔顺铰链，将其用于替代传统的刚性转动副，并对机构重新进行了机器人结构参数调整，从而构成了柔顺铰链并联机器人的机构系统。其次，运用SolidWorks和ADAMS软件建立了柔顺铰链并联机器人的仿真模型，并进行了运动仿真研究，将仿真轨迹与理论轨迹进行了分析与对比，结果表明柔顺铰链在并联机器人中的应用可以很好的进行力的传递。最后，在搭建的柔顺铰链并联机器人实验控制系统上，采用Optotrak和线尺数据采集方法对以扭簧式柔顺铰链和缺口型柔顺铰链构成的柔顺铰链并联机器人开展了运动仿真和轨迹跟踪实验研究，检验了两种柔顺铰链替代传统转动副的可行性；通过实验数据对比与分析，验证了扭簧式柔顺铰链在系统中的优越性。