本文对冗余度机械臂容错构型及基于容错指标的结构综合问题进行了比较系统的研究。 1.提出了反映机械臂相对容错性能的容错空间影响因子,此指标反映了某一故障后退化机械臂相对工作空间的大小,用来衡量机械臂在故障后的容错操作能力。进而,提出针对空间旋转关节机械臂的容错指标--容错简因子。容错简因子是容错因子的特殊形式,它避免了计算空间旋转关节机械臂复杂的容错空间,具有形式简便、计算简单的特点。 2.对机械臂容错空间的计算问题进行了研究。以3sigma型机械臂为例,推导出了机械臂容错空间的解析解,并对容错空间的影响因素进行分析；给出了空间机械臂容错空间计算的一般方法,并讨论了容错空间可能出现空腔的情况及避免空腔对机械臂结构参数的要求。 3.基于容错性能指标,提出了机械臂结构参数的最优设计方法,以3sigma机械臂为例进行了结构综合；同时对该类型机械臂优化前后容错空间大小的变化和关节相对速度突变的变化进行了研究。 4.初步研究了不同起始位姿对容错指标的影响问题,并比较了机械臂在不同的起始位姿下的容错指标和容错空间截面积的变化。