Para mejorar el espacio de trabajo, la rigidez del desplazamiento lineal y la utilización del par motor de los mecanismos de la articulación del hombro de robots humanoides, se propone una configuración de articulación del hombro biónico híbrido esférico (SHBSJC) RBR-2RRR diseñada con un desplazamiento (R representa el par rotativo y B representa la articulación de jaula de bolas) y se optimizan sus parámetros estructurales. En primer lugar, se diseña biomiméticamente la estructura fisiológica de la articulación del hombro, se propone un mecanismo prototipo de SHBSJC RBR-2RRR y se resuelven sus cinemáticas. Se compara la respuesta de deformación de RBR-2RRR y 3-RRR bajo la misma carga para verificar que la configuración obtenida puede mejorar la rigidez del desplazamiento lineal. Considerando el espacio de trabajo y la singularidad, utilizando el GCI y GDCI como funciones de optimización, se obtienen los valores recomendados y adoptados de los parámetros estructurales. Los diagramas de distribución del LCI y LDCI demuestran que la configuración cumple con las expectativas de rendimiento. Para aumentar aún más el espacio de trabajo del mecanismo prototipo y coincidir con el rango de movimiento de la articulación del hombro humano, se propone un SHBSJC RBR-2RRR diseñado con un desplazamiento, y se determinan el ángulo de desplazamiento, el ángulo de postura de instalación y la relación de mapeo espacial del mecanismo. Los resultados de la comparación del espacio de trabajo y la simulación de acción del modelo virtual indican que la configuración final cumple con las expectativas del espacio de trabajo. Este trabajo enriquece los tipos de configuración de la articulación del hombro y tiene valor de aplicación en ingeniería.