本发明公开了一种可实现三平两转的五自由度机器人机构，包括固定架、动平台、转动连接在固定架上的大转轴、转动连接在动平台上的小转轴、布置在所述大转轴与小转轴之间的第一、第二支链以及布置在所述固定架和动平台之间的第三、第四支链；所述四条支链均包含伸缩杆，所述第一和第二支链的伸缩杆均同时通过转动副与大转轴和小转轴连接，所述第三和第四支链的伸缩杆均通过虎克铰与静平台连接，通过球副与动平台连接。本发明结构紧凑，设计巧妙，整机刚度好、精度高，具有大的工作空间机架体积比。