本发明公开了一种适用于球面加工的三自由度并联机器人，包括运动平台和固定平台，以及连接运动平台和固定平台的三条结构相同的支链，三条支链与运动平台所形成的连接点呈等边三角形分布；每条支链均包括通过运动副与运动平台相连接的移动弧形连杆，以及固定在固定平台上的固定弧形连杆，移动弧形连杆和对应的固定弧形连杆之间通过两个弧形移动副相连接；三条固定弧形连杆所在的平面两两垂直且圆心均落在球心处，且移动弧形连杆的半径大于固定弧形连杆的半径，三条移动弧形连杆的圆心也均落在球心处，移动弧形连杆和固定弧形连杆在交点处的切线始终垂直。本发明的运动平台始终运动在一个球面上，且平台的轴心始终经过球心。