球面机器人是机器人研究领域的一个重要分支，在机器人的肩关节、腕关节、腰关节、髋关节设计中应用广泛，还可以用于摄像机、显微镜的空间定位和卫星天线的空间方位跟踪系统等。传统的球面机构受到机构本身的一些限制，存在设计上的不足。本文通过对其结构的详细分析，以工作空间为研究对象，进行了机构改进。 　　本文提出了一种新型的两自由球面解耦机构，对其进行了深入分析，主要内容为： 　　1. 对一种球面机构进行了运动分析和工作空间分析，了解了其存在的缺陷，逐步提出了新型球面解耦机构。 　　2. 对改进机构进行了运动学分析，建立了机构的位置方程，并进行了正解分析和工作空间分析，得到了机构的正解方程和雅克比矩阵J。 　　3. 分析了机构的动力学问题，应用拉格朗日-欧拉法建立了机构的动力学模型。 　　4. 应用Solidworks软件对机构进行了三维建模，并导入ADAMS中进行了机构的运动学仿真，给出了运动轨迹输出曲线，验证了机构的合理性和有效性，证明机构具有良好的运动性能。 　　5. 利用 ADAMS 软件对机构进行了动力学仿真和结构参数优化，这将为机构的控制和伺服电机的选取提供动力学参数。 　　本文的研究工作为球面机器人控制方面的研究奠定了基础。