由于混联机构兼有串联机构（工作空间大）和并联机构（惯量小、刚度高）的特点，可实现高速高精度运动，近年来逐渐应用于机床和各种高速加工设备。但是，目前混联机构的设计主要依赖于设计者经验，结构单一，在市场上比较成功的只有Tricept系列机床和基于Sprint Z3头的Ecospeed/Ecolinear加工中心，真正适用于机床和高速加工的混联结构尚未出现。.本研究的目的是建立一套针对混联机床/高速加工设备的系统化设计方法，为不同的应用找到相应的最优混联机构。首先，根据目标应用的运动类型和自由度的要求，利用李群和微分流形理论，系统地综合出能完成该运动的所有混联机构构型，并根据具体应用，选择最佳的拓扑结构。针对此拓扑结构，建立包含有机构几何参数、结构参数和控制参数的闭环控制模型，并根据目标性能要求，形成一个多参数的优化设计问题，通过求解该优化问题，可以得到混联机构的最优概念机和相应的最优控制参数。