机构自由度分析是机构结构学中的首要研究，是运动和动力分析的基础。多环耦合机构是新型的一类复杂机构，它的自由度分析缺乏系统的理论指导。本项研究旨在开拓空间多环耦合机构自由度研究的新方向，通过对关键问题展开深入研究，对现有的基于反螺旋的自由度理论进行创新和发展，从而建立系统的多环耦合机构的自由度原理。首先，对此类机构进行结构分析，采用机构分解或机构转换的思想，将多环耦合机构转换为多个简单单元体或并联机构来分析，建立耦合特性分析的理论依据；其次，基于螺旋理论对各单元体或分支进行运动和约束分析，建立过约束的数学描述；然后，采用几何分析法探讨输出件的自由度，并由此对原有的自由度公式进行修订或验证，确立确实可行的自由度计算公式。最后，再应用新建立的理论和公式，对多种不同多环耦合机构的自由度开展研究，通过仿真模拟，进行结果验证、并不断总结完善，使其形成一套系统的多环耦合机构的自由度分析原理。
