并联机构自提出以来已经应用在许多场合,然而在实际应用当中由于自身的奇异、关节误差等因素使其应用受到限制,并且在某些场合并不需要六个自由度,因此冗余并联机构和少自由度并联机构越来越受到重视,本文针对一个由气动人工肌肉驱动并带弹性元件支撑的冗余并联机构进行改进,基于张力网络设计了一个新型的冗余并联机构结构,该机构可以对三个平移自由度进行约束而仅具有三个转动自由度,与原来的结构相比,在旋转运动过程中不会受到弹性支撑元件非线性弯矩的影响,除此之外,其可以作为一个关节拓展到串并联的结构形式。本文首先针对文献中某个冗余并联机构的不足提出引入张力网络的改进方案,在将钢丝绳作为等长约束的前提下,分析了张力网络运动与网络中两个分度圆相对大小和相对高度的关系,得出了在钢丝绳刚度较大时整个机构可以等效为定点转动的结论,在此基础上以单自由度的运动范围为指标基于张力网络设计了一个由八根气动人工肌肉驱动的冗余并联机构,并完成了结构设计。由于结构的限制不便安装位移传感器对气动人工肌肉的位置进行控制,因此提出采用查表插值和角度传感器两种姿态控制方案。在气动人工肌肉方面,设计了其静态特性测试的实验台,在完成等压和等长实验的基础上建立了查表插值的工作表格,通过建立其工作特性表格将气动人工肌肉对实验平台的影响考虑在内。针对在设计过程中提出的机构在刚度较大张力网络约束下小范围内转动时可以近似等效为绕定点转动这一观点,采用单目视觉解算位姿的测量手段进行了验证。最后,在完成实验台的加工和装配的基础上对单层冗余并联机构进行实验,通过实验得到了系统在三个旋转自由度方向的最大运动范围、阶跃响应和对正弦信号的跟踪曲线。通过扫频实验得到了三个转动自由度方向的频宽,通过改变气动人工肌肉的充气压力得到了不同内力时冗余并联机构的谐振频率的变化和走势,最后尝试将课题中所设计的单层冗余并联机构作为一个关节做成串并联结构的形式。