基于张力网络的结构具有一定柔性,且各机械杆件间没有直接的接触,因此降低了各构件之间的摩擦,机械效率较好。已经有学者将张力网络与并联机构结合作为一个关节进行串并联机构的设计。这种设计较容易实现机构的大型化以及变刚度方面的研究,具有很大的潜力。但串并联机构结构上的复杂性也在其控制研究方面带来了困难,这也是串并联机构问题研究中的难点。虚拟分解控制理论将复杂系统分解为子系统,并通过“虚拟功率流”概念将各子系统连接起来,实现了解耦并降低了建模复杂度,这为解决串并联机构的控制复杂性问题提供了思路。本文针对带有张力网络的双层冗余串并联机构采用虚拟分解控制的方法进行研究。本文所研究的双层冗余串并联机构共具有四个自由度,其中每一层都通过刚性连杆把上平台和由钢丝绳构成的张力网络相固连形成张拉关节,并由八根气动人工肌肉进行驱动实现两个旋转自由度的运动。虚拟分解控制是一种基于模型的控制方法,因此本文首先针对要研究的双层冗余串并联机构建立了其数学模型。针对串并联机器人结构较为复杂的问题,在运动学分析中将每层基于张力网络的并联机构视为柔性关节,先进行柔性关节的并联机构运动学分析,再进行串并联机构的运动学分析。从而得到了机构末端点位姿与各执行器长度间的关系,以及实验台的工作空间。采用了牛顿欧拉法建立实验台机械系统的动力学模型,并进行了仿真分析,为冗余串并联机构的虚拟分解控制研究奠定了基础。重力对于冗余串并联机构实验台大型化设计具有重要的影响,考虑到重力与各层气动人工肌肉负载特性曲线之间的对应关系,以及气动人工肌肉只能单向出力的特点,提出了一种力分配算法,同时提出了双层冗余串并联机构自由度实现方式以及机构的总体控制策略。冗余串并联机构动力学算法的计算复杂度随关节数的增加而急剧增加,针对这一问题引入了虚拟分解控制的方法来降低计算复杂度并提高模型的扩展性,并使用“虚拟功率流”等概念来分析控制系统的稳定性。同时,搭建了双层串并联机构的虚拟分解控制器以及惯性参数自适应辨识模块,并进行了相关的仿真分析,验证了虚拟分解控制方法可以应用于冗余串并联机构,通过相关指标分析认为其可以取得较好的控制效果。