剖析人體踝關節生理結構及運動特性，提出一種四自由度廣義球面并聯機構來滿足踝關節康復運動需求。采用螺旋理論分析機構運動特性，基于球坐標描述位置、歐拉角描述姿態的方法，建立機構位置逆解封閉矢量方程。根據逆解約束條件分析機構工作空間，以機構動球心工作空間匹配踝部脛距關節運動空間、動平臺工作空間匹配踝部距下關節運動空間為目標，采用遺傳算法對機構關鍵尺度參數進行優化設計。研究結果表明，該廣義球面并聯機構工作空間能夠滿足人體踝關節康復實際運動空間。通過本文研究結果，可為高匹配度踝關節康復機器人本體設計提供理論依據和實驗參考。