全转动副三自由度并联机器人设计说明书
并联机器人-课件PPTb第1章 并联机器人概述
六自由度的并联机器人
电机驱动的六自由度的Stewart平台并联机器人
六自由度的并联机器人
液压缸驱动的六自由度的Stewart平台并联机器人
1.2.2 按并联机器人的驱动数与自由度数的 关系分类
冗余驱动的并联机器人
4-UPS的冗余驱动的并联机器人
欠驱动的并联机器人
6-RSS的欠驱动的并联机器人
1.2.4 按并联机器人的连杆的刚度分类
定平台和动平台之间用柔索连接的并联机 器人为柔性并联机器人。柔索只能受拉力，长 的柔索受较大拉力及较大温度变化后变形量大， 影响并联机器人的精度。
按并联机器人的连杆的刚度分类
按并联机器人的柔性连接件的柔度，分为 柔索并联机器人和柔顺并联机器人。 。
定平台和动平台之间用柔索连接的并联机 器人为柔索并联机器人。
1.1.1 并联机构
并联机构是并联机器人的基础，没有并联机构 的机器人不能称为并联机器人，为了解并联机器人， 需要先了解并联机构。
从机构学角度来说，并联机构是由构件和运动 副组成，在并联机构中，包含多条构件和运动副组 成的运动链，为了解并联机构 ，需要先了解构成并 联机构的构件、运动副和运动链。
Байду номын сангаас
1.1.1 .1 构件和运动副
并联机器人在输送设备中的应用
并联机器人在输送设备中的应用
1.3.2 并联机器人在运动模拟设备中的应用
机器人：一种三自由度并联解耦机构的构型与运动学分析
（２）求解中间变量 ｆｉｔ＝ａｒｃｔａｎ－ＵＶ．Ｉ－４Ｕ２ Ｖ２－－（Ｖ２－Ｄ２）（Ｕ２＿３２）
（１０）
乙一ＺｌｔｃｏｓＯｌ—ｉｔ２ｃｏ啦Ｉ
卢跏２＝ａｒｃａｔａｎｒ＿—Ｕｃ，Ｖｔｔ．．ａ１迎ｎ．４≮Ｕ１２零Ｖ等，２＿（写等Ｖｔ２＿Ｄ霉唱，２）（Ｕ，２＿Ｄ，２） 卢：＝ａｒｃｔａｎ
耳一ｒ—Ｚ１２ｓｉ邮Ｉ
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一口０３＋１３Ｉ ｓｉｎ０３＋ｍ∞
Ｊ
阳
㈤
３．２并联机构运动学的逆解分析
运动学的逆解即运动学的逆问题，是当并联机 器人的结构参数和动平台参考点Ｐ的位置（砟、酢、 乙）已知时，求各个分支输入运动副摆角的大小。
（１）求解输入变量
砟一ｍｏＩ一口ｏｌ
０ｌ＝ａｒｃｓｉｎ
ｐ２＝ａｒｃｓｉｎ
（９）
０３＝ａｒｃｓｉｎ １３Ｉ
２
Ｓｃｈｏｏｌ ｏｆ Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｈｅｂｅｉ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ ｏｆ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｔｉａｎｊｉｎ ３００１３０； ’Ｄｅｐａｒｔｍｅｎｔ ｏｆ Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｎａｎｊｉｎｇ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ ｏｆ Ｉｎｄｕｓｔｒｙ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｎａｎｊｉｎｇ ２１００１６） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｏｎｅ ｔｙｐｅ ｏｆ ｔｈｒｅｅ ｄｅｇｒｅｅ－ｏｆ－ｆｒｅｅｄｏｍ（３一ＤＯＦ）ｔｒａｎｓｌａｔｉｏｎａｌ ｐａｒａｌｌｅｌ ｄｅｃｏｕｐｌｉｎｇ ｍｅｃｈａｎｉｓｍ’ｓ ｃｏｎｆｉｇｕｒａｔｉｏｎ ｉｓ ｓｔｕｄｉｅｄ，ｗｈｉｃｈ ｈａｓ ｂｅｅｎ ｏｂｔａｉｎｅｄ ｆｒｏｍ ｔｈｅ ｍｏｖａｂｌｅ ｐａｉｒ－ａｎａｌｙｓｉｓ ｍｅｔｈｏｄ．Ｔｈｅ ｍｅｃｈａｎｉｓｍ ｈａｓ ｔｈｒｅｅ ｏｒｔｈｏｇｏｎａｌ ｄｉｓ· ｔｒｉｂｕｔｉｏｎａｌ ｂｒａｎｃｈ－ｃｈａｉｎｓ；ａｌｌ ｉｔｓ ｍｏｖａｂｌｅ ｐａｉｒｓ ａｒｅ ｒｏｔａｔｉｏｎａｌ ｊｏｉｎｔｓ；ａｎｄ ｉｔｓ ｍｏｖａｂｌｅ－ｐｌａｔｆｏｒｍ ｈａｓ Ｘ，Ｙ，Ｚ ｔｈｒｅｅ ｔｒａｎｓｌａｔｉｏｎａｌ ｄｅｃｏｕｐｌｉｎｇ ｄｉｒｅｃｔｉｏｎｓ．Ｉｔｓ ｆｒｅｅｄｏｍ ａｎｄ ｋｉｎｅｍａｔｉｃｓ ａｒｅ ａｌｓｏ ｓｔｕｄｉｅｄ ａｃｃｏｒｄｉｎｇ ｔｏ ｔｈｅ ｐａｒａｌｌｅｌ ｍｅｃｈａｎｉｓｍ ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ．Ｔｈｅ ｄｉｒｅｃｔ ａｎｄ ｉｎｖｅｒｓｅ ｋｉｎｅｍａｔｉｃｓ ａｒｅ ｓｏｌｖｅｄ，ａｎｄ ｉｔｓ ｉｎｐｕｔ／ｏｕｔｐｕｔ ｓｐｅｅｄ ａｎｄ ａｃｃｅｌｅｒａｔｉｏｎ ａｒｅ ｄｅｔｅｒ－ ｍｉｎｅｄ ａｎｄ ｔｈｅｙ ｃｏｎｆｉｒｍ ｉｔｓ ｄｅｃｏｕｐｌｉｎｇ ｍｏｖａｂｌｅ ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ．Ｆｉｎａｌｌｙ，ｉｎ ｖｉｅｗ ｏｆ ｔｈｅ ｍｅｃｈａｎｉｓｍ’ｓ ｍｏｖａｂｌｅ ｄｅｃｏｕ－ ｐｌｉｎｇ ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ，ｔｈｅ ｍｅｃｈａｎｉｓｍ’ｓ ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｔｏ ａ ｎｏｖｅｌ ４－ＤＯＦ ｓｅｒｉｅｓ·ｐａｒａｌｌｅｌ ｒｏｂｏｔ ｐｒｏｔｏｔｙｐｅ ｉｓ ｐｒｅｓｅｎｔｅｄ．
三自由度绳驱动并联机器人运动学分析
２ ）低惯性 ：材 料提 供最高 的力／ 量 比。当它 质 们处 于 张 紧状 态时 ，绳子 只能 紧 ，最 大 化 了材 料 的力 ，因此 ，减 小 了控 制器 的质量 和惯 性 。 ３ ）结构 简单 ：绳简化 了控制 器 的机构 ，绳 的 柔性 简化 了关节 的连接 及润滑 。
４ ）重调 整和 可移 动性 ：绞盘 可 以简单 的拆 卸 百度文库
（ 蒙古 科 技 大 学 机械 工程 学 院 ，包 头 ０ ４ １ ） 内 １ ００
摘
要 ：本文提出了一种新型的三自由度绳驱动并联机器人 ，在 阐述其结构特点 的基础上 ，并对其运动
学机 构进 行了分析 ，建立了该机构位置的正反解方程 ，进行了数值分析 ，为该类机 器人机 构
的开发研究提供 了一定的理论基础。 关键词 ：绳驱动并联机器人 ；三 自由度 ；运动学分析
和绳 ，绳 的 另一 端 与动 平 台 相连 。通 过 伺 服 电机
输 出 的一 定 的转 角 带动 摆杆 使 其 摆 动 带 动 绳 ，从
而 使动 平 台实 现 预 期 的 运动 。 由于 绳 只能 承 受 张 力 所 以在 上 下 平 台 之 间 安 装一 气 缸 来 使 绳 时 刻 处
、 勺 化 ｌ 违
三 自由度 绳驱 动 并联 机 器人 运 动学 分 析
Ｔｈｒ ｅｅ－ ＤＯ Ｆ ｉ ｅ－ ｉ Ｗ ｒ ｄｒ ｖｅｎ ｐａｒ ｌ ｏｂｏｔ ｋｉ ａｌｅｌｒ ｎｅｍ ａｔ ｃｓ ｉ ａｎａｌ ｙｓｉ ｓ
三自由度并联机构的平行机设计
课题：自由度并联机构的平行机设计
摘要
文中从运动副分析入手，对一种运动解耦的三自由度并联机构进行了构型研究，该机构由三个正交分布的支链组成，且机构的运动副均为转动副，构成了机构动平台x、y、z三个方向的平动解耦；在机构构型研究的基础上，对其进行了运动学分析，推导出了该并联机构的运动学正反解，分析了机构输入/输出的速度和加速度等，验证了该机构运动解耦的特性。这对该机构的动力学分析、控制策略、机构设计和轨迹规划等方面的研究，具有一定的理论意义。
关键词：三自由度并联机构；构型；运动学；
第一章引言
1．1 并联机器人的出现及特点
并联机器人是一类全新的机器人，它具有刚度大、承载能力强、误差小、精度高、自重负荷比小、动力性能好、控制容易等一系列优点，与目前广泛应用的串联式机器人在应用上构成互补关系，在新的历史阶段中，并联机器人还将有更为广泛的应用。它可以作为航天上的对接器、航海上的潜艇救援对接器；工业上可以作为大件的装配机器人、精密操作的微动器；可以在汽车总装线上自动安装车轮部件；另外，医用机器人，天文望远镜等都利用了并联技术。
并联机器人与已经用的很好、很广泛的串联机器人相比往往使人感到它并不适合用作机器人，它没有那么大的活动空间，它活动上平台远远不如串联机器人手部来得灵活。的确这种6-TPS结构的并联机构其工作空间只是一个厚度不大的蘑菇形空间，位于机构的上方，而表示灵活度的末端件3维转动的活动范围一般只在60°上下，角度最大也达不到±90°。可是和世界上任何事物一样都是一分为二的，若用并联式的优点比串联式的缺点，也同样令人吃惊。首先，并联式结构其末端件上平台同时经由6根杆支承，与串联的悬臂梁相比，刚度大多了，而且结构稳定；第二，由于刚度大，并联式较串联式在相同的自重或体积下有高得多的承载能力；第三，串联式末端件上的误差是各个关节误差的积累和放大，因而误差大而精度低，并联式没有那样的积累和放大关系，误差小而精度高；第四，串联式机器人的驱动电动机及传动系统大都放在运动着的大小臂上，增加了系统的惯性，恶化了动力性能，而并联式则很容易将电动机置于机座上，减小了运动负荷；第五，在位置求解上，串联机构正解容易，但反解十分困难，而并联机构正解困难反解却非常容易。由于机器人的在线实时计算是要计算反解的，这就对串联式十分不利，而并联式却容易实现。
三自由度并联机器人的设计与研究
产业科技创新 Industrial Technology Innovation
36Vol.1 No.14产业科技创新 2019，1（14）：36~37Industrial Technology Innovation 三自由度并联机器人的设计与研究*
宋 伟，张长军，张良贵，杜海彬，张华瑾
（河北机电职业技术学院，河北 邢台 054000）
摘要：把并联机器人与串联机器人进行比较，并联机器人的构成较为紧凑，刚度也较大，比串联机器人的负载能力更强。而三自由度并联机器人在工业等诸多领域的作用越来越大，对它的研究和应用是未来科学技术发展的必然趋势。文章通过对三自由度并联机器人的研究背景和分类发展进行探讨，分析了三自由度并联机器人的研究概况，研究了三自由度并联机器人设计的基本要求和步骤。
关键词：三自由度；并联机器人；研究概况
中图分类号：TP242 文献标识码：A 文章编号：2096-6164（2019）14-0036-02
20世纪80年代，欧洲的一位研究者R.Dlavel研究出了三平动自由度的并联机构，名为Delta并联机器人，这是三自由度并联机器人的起源。由于科学技术的快速发展，并联机器人已经应用到了很多领域，比如医药、电子等等，同时也减少了人工上很多重复性的工序，比如包装、拾取等，从而提高了生产效率，对企业效益的快速增长发挥着重要的作用。
1 三自由度并联机器人的研究背景和分类发展1.1 研究背景
并联机构是一种闭环机构，其动力是通过并联的方式实现的，末端执行器是由两个或以上独立的刚性形成并联支链的互相连接，它需要两个自由度以上才能完成[1]。我国和国外的学者进行了很长时间的研究和开发，使得并联机构不仅在运动性能上有所提升，而且在结构上也有了很大的改善。
机械原理第10章 空间连杆机构及机器人机构概述
(2)空间连杆机构分类 按组成空间连杆机构的运动链是否 封闭，空间连杆机构分为闭链空间连杆机构和开链空间连 杆机构。图10-6a所示RSSR机构中。构件1、2、3、4通过转 动副和球面副连接，形成一个封闭运动链，构件4为机架。 图10-6b所示机构中。构件1、2、3、4、5通过转动副连接， 形成一个不封闭的运动链，构件1为机架，则组成4R型空间 开链机构。该机构是典型的机器人机构。
10.1 空间连杆机构概述
1.空间连杆机构中的运动副
(1)Ⅰ类副 图10-1a所示的球放在平面上，形成点接触的高副，仅提供沿 二者公法线n—n方向的一个约束。 (2)Ⅱ类副 具有2个约束、4个自由度。图10-1b所示的圆柱平面副中，提 供沿z轴移动和绕x轴转动的2个约束，用CE表示圆柱平面副。图10-1c所 示的球槽副中，提供沿z轴移动和沿x轴移动2个约束，用SG表示球槽副， 它们是典型的Ⅱ类副。Ⅱ类副也很少应用。
3.空间连杆机构分类
(1)空间连杆机构表示方法 平面连杆机构名称是按其运动特性确定 的。如曲柄摇杆机构、曲柄滑块机构、双曲柄机构等。空间机构的 名称则用运动副名称表示。第一个字母一般是原动件与机架连接的 运动副的名称，然后按顺序依次排列。图10-5所示飞机起落架机构 可称为SPSR空间连杆机构。
Fig.10-5 Aircraft undercarriage(飞机起落架)
Fig.10-6 Classification of spatial mechanisms(空间机构分类)
一种三自由度并联机器人运动性能分析
￥ ２ ６ ＝｛ ０ ， １ ， ０ ， ０ ， ０ ， Ｚ ６ ｝ ￥２ ７ ＝｛ １ ， ０ ， ０ ， ０ ， Ｚ ７ ， ｙ ７ ｝ ￥２ ８ ＝｛ ０ ， １ ， ０ ，Ｚ ８ ， ０ ， Ｘ７ ｝
Ｄ ｅ ｌ ｔ ａ 机构 ， ＨＵＮＴ ＿ ２ 提出的 ３ ． ＲＰ Ｓ机 构 ， Ｔ Ｓ ＡＩ ［ ３ 提 出的三 自由度 并 联 机 构 ， 并 在 分 支 中用 到 了 ４ Ｒ复
合铰链机构 ， Ｈ ｕ ａ ｎ ｇ等 ］ 对于三 自由度并联机构进
行 了综 合 。 Ｆ ＡＮ Ｇ＿ ５ ］ 对 于 三 自 由度并 联 机 构 的进 行 了分 析 。然 而 ， 由于少 自由度 并 联 机 构 的种 类 和 数 目众 多 ， 对于 少 自 由度 并 联 机 构 的认 识 还 有 很 多
廊坊市科技支撑计划项目 （ ２ ０ １ ３ ０ １ １ ０ ０ １ ）
收 稿 日期 ： ２ ０ １ ３—０ ４—２ ６
作者简介 ：田东 兴 （ １ ９ ８ １ 一） ， 男， 讲师， 硕士， 天津宝 坻人 ， 主要 从事机电工程 、 并 联机器人方面的研究 工作。
一
￥ １ ２ ：｛ ０ ， １ ， ０ ， ０ ， ０ ， Ｚ ２ ｝
第２ ３卷第 ３ 期
２ ０ １ ３年 ６月
北华航天工业学院学报
Ｊ ｏ ｕ ｒ ｎ ａ ｌ ｏ ｆ Ｎｏ ｒ ｔ ｈ Ｃ ｈ ｉ ｎ ａ Ｉ ｎ ｓ ｔ ｉ ｔ ｕ ｔ ｅ ｏ ｆ Ａｅ ｒ ｏ ｓ ｐ ａ ｃ ｅ Ｅｎ ｇ ｉ ｎ ｅ ｅ ｒ ｉ ｎ ｇ
一种三自由度并联机器人机构的运动学分析
ｌ
Ｉ 言
并 联 机 器 人 具 有 输 出 精 度 高 、 结 构 刚 性 好 、 承 载 能 力
沿 Ｃ 向，Ｙ轴平 行于 ｑｑ ，ｚ 垂直于上平 台。各铰接 点 ｑ方 ２ 轴
的坐 标 为
Ｐ
．
强 、 部件 简单 及 运 动 学 反 解 简 单 等 许 多 串 联机 器人 所 没 有 的优 点 ，近 年 来 引起 了 机 器 人 研 究 者 的 高 度 重 视 。 其 中 ， 六 向 由
Ｆ＝ （— ） ｇ ６ｎ １一 ６
结构 描述
图 ｌ所示 为所 设计 的三 自由度 并联机器 人机构 。
平 台 是 两 个 不 同长 度 的 等边 二 角 形 ｑｑｑ 和 ＰＰＰ ，其 外接 Ｉ ，， ，， 列
Ｉ ０ 动 博 ０ 年 月 Ｌ４ 自 化 览２６ ６ ； ０
维普资讯 http://www.cqvip.com
难 。
叮（ ，） ｑ （， ２４ １ Ｌ 口（ｒ ２一 ３／ ） ｌ‘）） 一‘ ３‘ ，）， 一 ／ √ ， ２０ ，ＬＬ ， ／ ／ ）
本文 针 对 某 水 下 运 动 模 拟 装 置提 出一 种 具 有 三 个 转 动 白 ｛ 度 的 并 联 机 器 人 平 台 ， 该 机 构 与 球 面 三 自 由度 并 联 机 器 人 相 比 ， 具 有 部 件 少 ， 结 构 简 单 ， 运 动 学 方 程 形 式 简 单 ， 求 解 容 易 ，计 算 量 小 ， 易 ： 制 等 优 点 。 这 种 并 联 机 构 不 仅 叮用 控 作 特 殊 的 运 动 模拟 设 备 ， 还 可 以 应用 于机 器人 三 自由度 柔 性 腕 关 节 、 肩 关 节 等 机 器 人 结 构 ， 具 有 一 定 的 应 用 前 景 。
3-PRS并联机构运动分析及仿真
｛ 【 要】 摘 介绍了 一种 ３Ｐ Ｓ －Ｒ 空间并联机构， 在用螺旋理论对该机构进行运动分析的基础上， ： 用 ｝ Ｇ Ｕ 构建了 该机构虚拟样机并导 Ａ Ａ Ｓ 入 Ｄ Ｍ 软件对其进行运动学 仿真，利用Ａ Ａ Ｓ Ｄ Ｍ 强大的运动仿真、｛ ｌ函 测量及后处 数、 理功能， 验证了 该并联机构是一个全对称的空间三自由 度并联机构， 动平台可以实 ２ 现
刘宏伟 马质 璞 ｚ
（南 阳理工学 院 机 电系 ， 阳 ４ ３０ ）（南 阳农 业学校 ， 阳 ４３０ ） ’ 南 ７ ０４ 南 ７０ ４
Ｋｉｅ ｔ ｓ ａ ａ ｙ ｉ ｎ ｍａ ｉ ｎ ｌｓｓ＆ ｓｍｕａ ｉｎ ｆ ｒ３ ｃ ｉ ｌｔ ｏ 一ＰＲＳ ａ ａｌ Ｉ ｃ ａ ｉｍ ｏ ｐ ｒｌ ｅ ｍｅ ｈ ｎｓ
点， 近十多年来 已成为机器人研究领域的主要热点之一 。三 自由 度并联机器人与六 自由度并联机器人相 比， 可以满足大多数工业
２２ 动平 台的 自由度 ．
根据 Ｋ ｔ ａｈ Ｇｔ ｌｒ ｕｚ ｃ— ｒｂｅ公式 ， ｂ ｉ 该机构动平台的自由度为 ：
百度文库
Ｍ ６ｎ １ ＋ ＝ ×（ ９ １）２ ＝ ＝（ 于 ）２ ６ ８ — ＋ ３ —
｝绕 轴、 ｙ轴方向的转动及沿 ｚ向的平动 ， 与螺旋理论运动分析结果完全一致，为将来的原型样机设 《
；计、 控制等研究工作提供了相关的参考依据。 ； 关键词： 螺旋理论； 并联机构； 运动仿真
一类3自由度空间并联机器人机构的设计及分析
（ ｎ ｎ Ｕｎｖ ｒｉ ｆＳ ｉｎ ｅ＆ Ｔ ｃ ｎ ｌｇ ，Ｌ ｏ ａ ｇ Ｈｅ ａ ７ ０ ３，Ｃ ｉａ Ｈｅ ａ ｉｅｓｔ ｏ ｃｅ ｃ ｙ ｅ ｈ ｏｏ ｙ ｕ ｙ ｎ ｎ ｎ４ １ ０ ｈｎ ）
Ａｂｓｒ ｔ Ａ ｎ ｖ ｌｓ ｔａ ｒ ｌ ｌｍ ａ ｐｕ ａｏ ｉｈ ｈｒｅ ｉ ａ ａ ｔ ａ ｏ ｓ ｏ ａ ｉ ａ ａ ｓｘ ｂ ｒ ｔａｃ ： ｏ ｅ ｐａｉｌｐａａｌ ｎｉ ｌｔ ｒ ｗ ｔ ｔ ｅ ｌ ｅ ｎｅ ｒ ｃ ｕ ｔ ｒ ，ｃ ｎｔｉ ｎｇ ａ ｐｌｎ ｒ ｉ・ ａ ｎ
ｉ ｖ ｒ ｅ ｐｒ ｂｌ ｍ ａ ｎ ｙ ｏ ｅ ｓ ｕ ｉ ｎ ａ ｄ ｔ ｉｅ ｔｈａ ｗ ｏ ｓ ｌ ｔｏ ．Ｍ ｒ ｏ ｅ ，ｔ ｅ ｗ ｏ ｋ ｐａ ｅ ａ ｄ ｔ ｅ ｎ ｅ ｓ ｏ ｅ ｈ ｓ ｏ ｌ ｎ ｏｌ ｔｏ ｎ ｈｅ ｄ ｒ ｃ ｓ ｔ ｏ ｕ ｉ ｎｓ ｏｅｖｒ ｈ ｒ ｓ ｃ ｎ ｈ
且 其运 动 学解具 有弱耦 合性 ， 使得 轨迹 规 划和控 制较 为 简单 ， 因此这 类机 构具 有潜在 的应 用前景 。
全转动副三自由度并联机器人—毕业设计说明书
全转动副三自由度并联—毕业设计说明书全转动副三自由度并联—毕业设计说明书
一、绪论
1.1 研究背景
在工业自动化领域，被广泛应用于各种生产线上。而全转动副三自由度并联作为一种新型结构，在高精度、高速度和高稳定性方面具有较大优势，因此备受研究者的关注。
1.2 设计目标
本毕业设计旨在设计和制造一种全转动副三自由度并联，实现灵活、高效的工作模式，满足工业自动化生产线的需求。具体设计目标如下：
1) 提高的运动精度，达到亚毫米级别。
2) 提高的运动速度，达到一定的生产效率。
3) 增加的负载能力，满足不同工艺要求。
4) 提高的稳定性和可靠性，减少故障率。
二、结构设计
2.1 基本结构
全转动副三自由度并联采用腰臀式结构，由主体、驱动系统、传感系统和控制系统组成。主体包括底座、运动平台和连接机构。
2.2 运动平台设计
运动平台是的核心部分，它决定了的运动自由度和力学性能。运动平台采用球型结构，由球面、倚球杆和倚球座组成。通过倚球杆的倾斜和球面的转动，实现的三自由度运动。
2.3 连接机构设计
连接机构是主体与运动平台之间的关键部分，它连接了的各个部件并传递力矩和力量。连接机构采用平行机构设计，由多个连杆和铰链组成，保证了机构的刚度和稳定性。
三、动力学分析
3.1 运动学模型建立
根据结构和运动平台的运动规律，建立了运动学模型，描述了各个自由度之间的关系。
3.2 动力学模型建立
基于运动学模型，推导了的动力学模型，分析了在运动过程中的力学特性和动力特性。
四、仿真分析
4.1 运动仿真
利用MATLAB软件，进行了的运动仿真分析。通过仿真结果，验证了的运动性能和稳定性。
并联机器人的机构简图和自由度
电机驱动的六自由度运 动并联机器人有6个直线电机， 分别驱动6条运动链，因此， 具有确定的运动。
直线电机
定平台 万向铰
机构运动示意图
习题
2-1. 并联机器人的机构运动简图的绘制方法? 2-2. 并联机器人的机构运动示意图的绘制方法？ 2-3.计算图1-4所示的3-RPS的3自由度并联机构的自 由度，判别其的运动确定性。 2-4. 计算图1-9所示的3D打印并联机器人的自由度， 判别其运动确定性。 2-5. 绘制图1-30冗余三移动自由度的Delta并联机器 人的机构运动示意图，并计算机构的自由度，判别 机构的运动确定性。
2.1.2 并联机器人的机构运动简图的绘制方法
在绘制并联机器人的机构运动简图时，首先要分析该 并联机器人的实际构造和运动情况，确定其驱动部分（即运 动起始部分）和执行部分（即直接执行工作任务的部分）， 然后循着运动传递的路线，分析其传动部分，由多少构件组 成的，各构件之间组成了何种运动副和运动支链，再循着并 联机器人的运动传递路线，用国家标准规定的机构运动简图 用图形符号（GB/T 4460-2013），绘出并联机器人的机构运 动简图。
例2-2
例2-2 绘制图1-14所示的三自由度移动的Delta并联机器 人的机构运动示意图。
三自由度移动的Delta并联机器人
机构运动示意图
例2-3
例2-3 绘制图1-20所示的电机驱动的六自由度运动平台
全转动副三自由度并联机器人设计说明书
河北工业大学城市学院
毕业论文
作者：周** 学号：***** 系(专业)：机械系
专业：机械设计与制造及其自动化
题目：全转动副三自由度并联机器人
指导者：李** 教授
(姓名) (专业技术职务)
评阅者：
(姓名) (专业技术职务)
2015 年6月11 日
目录
1 绪论 ........................................................................................................................ - 4 -
1.1 引言 .............................................................................................................. - 4 -
1.2 此次课题研究背景和意义 ........................................................................ - 4 -
1.3 串并联机器人的国内外研究现状、使用范围及发展趋势 ...................... - 5 -
1. 4 本次毕业设计主要完成工作 ..................................................................... - 6 -
1.4.1 基本内容 ............................................................................................ - 6 -
机械原理课程设计-Delta-ahut并联机械手设计
0.477
/A(Z:g-m2) 0.040
表1T中，&分别为主动臂和从动臂的杆长；rb ＞七分别为静、动平台 的外圆半径；R为工作空间半径；介为工作空间高；H为点静平台质心。距工作 空间叱上边界的距离；。=36为主动臂所能达到的上极限角为，0=76为主 动臂所能达到的下极限角。 表1-2中，mA. %分别为主动臂和从动臂的质量；m为动平台的总质量，包括 动平台、末端执行器与负载的质量，以及各从动臂等效到动平台上的质量；七为 主动臂对其转轴的等效转动惯量，包括主动臂的转动惯量，以及从动臂等效质量 的贡献，其中；
(2-2)
主动臂的单位向量气同样*z,丹+fl可以通过坐标系的变换得到：令
ui与Z轴
丸重合，然后将气绕X轴转动苗—，之后再绕z轴转动
A+-。其A+2中Q为支链，•中主动臂的输入转角。2上述的坐标旋转变换可
表示余
%=R .兀R A A
z,*・+a *岛+成
(2-3)
在上述的旋转变换中，矩阵R ，和R 〃分别为
(2-4)
展开后，有
(r-cz.)r(r-q)-2Z1(r-q)ruz. +1；-l；=0
(2-5)
将", =(cos&cosQ m&.cosQ -sinQ)『代入上式，并转变成三角函数式
A. sin + B. cos+ Cz = 0 的形式。式中，
并联机器人设计论文
并联机器人设计论文
摘要：并联机器人是一类全新的机器人,它具有刚度大、承载能力强、误差小、精度高、自重负荷比小、动力性能好、控制容易等一系列优点,在21世纪将有广阔的发展前景。文中从运动副分析入手，对一种运动解耦的三自由度并联机构进行了构型研究，该机构由三个正交分布的支链组成，且机构的运动副均为转动副，构成了机构动平台x、y、z三个方向的平动解耦；在机构构型研究的基础上，对其进行了运动学分析，推导出了该并联机构的运动学正反解，分析了机构输入/输出的速度和加速度等，验证了该机构运动解耦的特性。这对该机构的动力学分析、控制策略、机构设计和轨迹规划等方面的研究，具有一定的理论意义。
关键词：三自由度并联机构；并联机器人；设计；
1.课题国内外现状及研究的主要成果
少自由度并联机器人由于其驱动元件少、造价低、结构紧凑而有较高的实用价值，更具有较好的应用前景，因此少自由度的并联机器人的设计理论的研究和应用领域的拓展成为并联机器人的研究热点之一。研究少自由度并联机构最早的学者应属澳大利亚著名机构学教授 Hunt ,在1983年,他就列举了平面并联机构、空间三自由度3-rps并联机构，但对四，五自由度并联机构未作详细阐述。在Hunt之后,不断有学者提出新的少自由度并联机构机型。在少自由度并联机构机型的研究中,三维平移并联机构得到广泛的重视。clavel提出了一种可实现纯平运动三自由度Delta 并联机器人,在Delta机构的支链中采用平行四边形机构约束动平台的3个转动自由度。 Tsai提出的Delta机构完全采用回转副，并通过转轴的偏移扩大了Delta机构的工作空间。在 Tricept并联机床上采用的构型是由 Neumann发明的一种具有3个可控位置自由度的并联机构，该机构的突出特点是带有导向装置,采用3个内副驱动支链并由导向装置约束动平台。Tsai通过自由度分析提取支链的运动学特征,系统研究了并联机构的综合问题,特别研究了一类实现三自由度平动的并联机构。Rasim Alizade于2004年提出基于平台类型和联接平台的形式和类型进行分类的一种并联机构的结构综合和分类的新方法和公式,并综合出具有单平台和多平台的纯并联和串并联复联机构.我国燕山大学的黄真教授及其团队除了研制出解耦微型6维力传感器和微动机械，设计出一种新的高精度的机构方案外,还率先对少自由度并联机器人的基础理静刚度和精度.上
并联机器人
2-Link Limbs R1R1S
U12R2U21, R1SR1
U12R2C1 U12PU21 R1R1E2 U12PC1, R1E2R1 C1R2C1
S R1
U 21 R2
C1 R2
R1
$r
o
R1R1S
U 21
P
U 12
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U12PU21
U 12 R1SR1 C1
P
$r
U 12
o
$r o
U12R2C1
六、并联机器人结构综合的螺旋理论方法
1、螺旋理论简介
单位螺旋：
ˆ$
so
s
ls
线 矩： so r s
节 距：
l
转动副轴线：
$ˆ
s so
移动副轴线：
$ˆ
0 s
螺旋运动：
刚体的空间运动：绕Ｓ轴的 转动和沿Ｓ轴的移动所组成。
螺 旋：
$
$ˆ
so
s
ls
运动螺旋：
T
ω
vo
$ˆ
so
结构设计的关键在于设计适当 的支链使其提供所要求的约束。 所提供约束的性质主要取决于 组成支链的运动副的类型和相 互之间的几何关系。
o
s3 s4 s5 S
R s2 R s1
具有一个约束力的分支结构识别
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河北工业大学城市学院
毕业论文
作者:周** 学号：**＊＊*系(专业):机械系
专业:机械设计与制造及其自动化
题目:全转动副三自由度并联机器人
指导者:李**教授
(姓名) (专业技术职务)
评阅者：
(姓名) (专业技术职务)
年月日
目录
绪论ﻩ
引言ﻩ
此次课题研究背景和意义ﻩ
串并联机器人的国内外研究现状、使用范围及发展趋势 ................................
. 本次毕业设计主要完成工作 ...............................................................................
基本内容 .........................................................................................................
课题研究拟采用的手段和工作路线 ............................................................... 总体方案的设计ﻩ
．总体布局的设计 ..................................................................................................
由基本参数选定标准件的型号ﻩ
减速机的选择ﻩ
选择伺服电机并对其检验ﻩ
轴承的选择及校核 ..................................................................................................
联轴器的选择ﻩ
支链尺寸的确定ﻩ
对主动轴尺寸的确定及校核ﻩ
对支链上转动副的设计 ..........................................................................................
支链末端设计ﻩ
机构的整体布局设计及机架设计ﻩ
结论 ............................................................................................................................... 参考文献ﻩ
致谢 .....................................................................................................................................
绪论
引言
自从教授提出以平台结构为基础设计机器人,机器人技术的发展也是日新月异，尤其是工业机器人能够将人从繁重的体力劳动中解放出来具有十分广阔的应用前景，尤其是在工业发展领域,因此工业机器人的发展尤为迅速。并联机器人是机器人种类中一个十分重要的发展方向,但由于受到科学技术等原因的影响，并联机器人的发展在年代才开始兴起直到现在并联机器人的研发成为机器人发展的一个热点。
机器人种类可以分为很多种,其中并联机器人和串联机器人是机器人大家族中的两类,串联机器人和并联机器人在结构方面有很大的不同,这也导致其性能功能有很大差别，致使并联机器人与串联机器人形成了功能与结构上的互补。并联机器人作为机器人中一种全新的可以和串联机器人媲美的机器人种类，由于自身结构的优势使其具有刚度大、承载能力强、高精度、自重符合比小、优秀的动力性能、易于控制等一系列优点。所以并联机器人应用于工业领域是未来发展的一个必然趋势。
此次课题研究背景和意义
在文献[]指出：机器人本身就是高精尖技术的聚集体,并联机器人更是一个尖端知识密集型的机构,并联机器人机构学问题十分复杂，她是属于空间多自由度多环机构学理论学科,此理论是随着对并联机器人的深入研究发展起来的，这本来就是理论对实践的指导，而实践又是完善理论的方法,所以研究并联机器人机构学理论对掌握、研制和控制并联机器人在实际应用和并联机器人的理论发展上都是有着特殊意义。在一切机器人的研究中机器人的机构是关键中的关键,并联机器人所具有的优势关键也在结构上,因此它引起了国内外机器人研究者的广泛关注，他们在此项研究中投入相当大的精力。并联机器人的结构与串联机器人相比具有结构较简、成本低等优势。因此越来越多的将并联机器人的研究与工业领域相结合也使得并联机器人的研究也越来越深入。
在文献[]中:主要研究是三自由度并联机器人，这是一种有多变量和本质为非线性组成的复杂机构系统，在并联机器人及液压驱动系统的设计中以运动学分析前提。作者开始时先是采用坐标变化及求导的方法对三自由度并联机器人运动学进行了分析。利用动力学和分析动力学的原理设计出系统的动力机构。作者采用技术建立了失误的虚拟样机模型系统,并运用仿真软件对运动学、动力学和控制系统的可行性进行了联合仿真实验分析，采用上述仿真试验验证的方法可以十分真实的模拟实际中的三自由度并联机器人运动过程验证其性能。为研究提供了很好的设计依据。
在文献[］中:江苏科技大学机械工程学院的王波、李小满、朱振华学者主要针对三自由度平面型并联机器人,三位学者的研究成果是：“成功建立了三自由度并联机器人的动力学模型系统,他们在研究中将同步控制技术应用在机器人上在实现了机器人轨迹的精确控制的同也对机器人的运动达到了同步控制,在研究中三位学者提出了一个新概念——同步误差。具体做法是:通过对多个线性闭环控制进行组合，列出同时满足各个闭环控制的控制方程并对其进行求解。之所以采用这种方法是因为此种方法直观、高效，提高了对并联三自由度平面型并联机器人轨迹的运动精度，并可以同时满足了多个闭环控制系统的组合控制。
串并联机器人的国内外研究现状、使用范围及发展趋势
教授提出机构作为机器人，直到现在国内外众多专家学者投入到机器人的研究中。但并联机器人是在年代才开始成为热门研究方向。并联及其人在许多方面都有重要的应用，如航海航空、机电工业、医疗器械等各个领域。并且并联机器人与串联机器人并不是相互对立排斥的,他们是可以形成互补，使机器人技术变得更全面实用。关于这些机器人的研究都是值得重视的具有现实意义。
根据我查到的资料了解在国内燕山大学的黄真教授并联机构的研究十分出色。通过阅读《基于螺旋理论三自由度并联机器人型综合新方法》[]中了解到东北大学的罗继曼、蔡光起等学者机器人并联机构研究也比较深入,他们通过合理的选择约束链能够组合出新的并联机器人。
自从年,提出并联机器人结构之后,英国、德国、俄罗斯等一些欧美国家都投入了大量人力物力财力进行并联机器人研究，并且取得了巨大的发展。日本的田和雄、内山胜等则用并联机构开发航空航天领域机器人。