并联机构
机器人学-并联机构与并联机器人
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视频：饼干抓取
视频：试管分拣
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2.2 虚拟轴机床简介(1990s)
• 虚拟轴机床又称并联机床（Parallel Kinematics Machine Tools ）,实质上是机器人技术和机床 技术相结合的产物 。
• 与传统机床比较： 优点：比刚度高（弹性模量与其密度的比值，比
• 其中2、3自由度并联机构中存在平面机构这一特殊情况，研究难度降低很多， 较多地被人们研究和使用。
• 6 自由度并联机构是并联机器人机构中的一大类，是国内外学者研究得最多 的并联机构，广泛应用在飞行模拟器、6维力与力矩传感器和并联机床等领域。 但这类机构有很多关键性技术没有或没有完全得到解决，比如其运动学正解、 动力学模型的建立以及并联机床的精度标定等。
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• 为了满足越来越复杂的工作需求，研究和使用多自由度 （3~6）的空间机构显示出一定的必要性。
• 近年来, 国内外机构型研究主要集中在多自由度多支链并 联机器人构型问题上。并联机构的结构属于空间多环多自 由度机构。并联机构的构型综合是一个极具挑战性的难题。 到目前为止, 国内外主要有四种并联机构的型综合研究方 法, 即基于螺旋理论的给定末端运动约束的型综合法、基 于李代数的型综合法、基于给定末端运动的型综合法和列 举型综合法。
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• 从前面对delta系统分析的过程中我们已经 对并联机构的复杂性有所了解，而这种复 杂性正潜藏了一些未知的优越性，所以并 联机构和并联机器人的开发必将对机器人 事业的发展提供强大助力。
并联机构运动学
并联机构运动学
并联机构是指由两个或多个杆件以多点连接方式组成的机构，其特点是各个杆件之间无相对运动。
并联机构的运动学研究主要包括以下几个方面：
1. 位置分析：研究并联机构可达到的各个位置，并通过方程描述它们之间的关系。
2. 速度分析：研究并联机构各个杆件的速度以及其与驱动器之间的速度传递关系，可以通过求解雅可比矩阵得到。
3. 加速度分析：研究并联机构各个杆件的加速度以及其与驱动器之间的加速度传递关系，通过对速度的求导得到。
4. 正运动学分析：研究并联机构杆件的姿态角度以及构件之间的相对角度关系，可以通过旋转矩阵或四元数进行描述。
5. 逆运动学分析：研究并联机构如何通过给定的末端位置和姿态角度，求解驱动器的运动参数，可以使用解析法、迭代法等方法。
通过对并联机构的运动学分析，可以了解机构的运动特性、工作空间、速度和加速度传递等，对机构的设计、控制和优化有重要意义。
并联机构在精密装配中的应用
并联机构在精密装配中的应用并联机构在精密装配中的应用并联机构是一种常用的机械装配结构，在精密装配中有着广泛的应用。
它由一系列平行连接的连杆和转动副组成，具有较高的刚度和稳定性，并可实现精确的运动控制。
下面将逐步介绍并联机构在精密装配中的应用。
首先，由于并联机构具有较高的刚度，它可以用于精密装配中对位置和姿态要求较高的部件的安装。
例如，在电子设备的组装过程中，需要将微小的电子元件精准地安装到印刷电路板上。
这就需要使用并联机构来确保元件的位置和姿态的精准控制，以避免装配误差对设备性能的影响。
其次，并联机构还可以应用于需要进行力控制的装配任务。
在一些工业生产中，需要对零部件施加特定的力以确保装配的质量和可靠性。
例如，在汽车制造过程中，需要将发动机缸盖与缸体进行连接。
由于缸盖较重且需要施加一定的压力，使用并联机构可以实现对力的精确控制，并保证装配的质量。
此外，并联机构还可以应用于需要进行高速运动的精密装配任务。
在一些生产线上，需要对零部件进行快速而精确的装配。
例如，在手机生产过程中，需要将电池和屏幕等部件快速地安装到手机壳体上。
这就需要使用并联机构来实现高速运动的精确控制，以提高装配效率和生产速度。
最后，并联机构还可以应用于需要进行多任务装配的场景。
在一些装配任务中，需要同时进行多个部件的装配操作。
例如，在机器人组装线上，需要将多个零部件同时安装到机器人的不同部位。
使用并联机构可以实现多个装配操作的并行进行，提高装配效率和生产能力。
综上所述，并联机构在精密装配中具有广泛的应用。
它可以实现位置和姿态的精确控制，进行力控制、高速运动和多任务装配。
通过应用并联机构，可以提高装配的精度、效率和可靠性，为精密装配领域的发展带来新的机遇。
《并联机构解耦机理研究与仿真分析》
《并联机构解耦机理研究与仿真分析》篇一一、引言随着机器人技术的不断发展和进步，并联机构因其高精度、高负载能力以及高动态性能等优点，在工业、医疗、航空航天等领域得到了广泛应用。
然而，由于并联机构的多输入多输出特性，其耦合问题成为了影响其性能的重要因素。
因此，对并联机构的解耦机理进行研究，具有重要的理论意义和实际应用价值。
本文旨在通过理论分析和仿真分析，对并联机构的解耦机理进行深入研究，以期为并联机构的设计和优化提供理论依据。
二、并联机构概述并联机构是一种由多个驱动器驱动的机构，具有多输入多输出的特性。
其主要由静平台、动平台以及连接两者的多个运动支链组成。
由于其高精度、高负载能力和高动态性能等优点，并联机构在多个领域得到了广泛应用。
然而，由于多输入多输出的特性，并联机构的耦合问题成为了影响其性能的关键因素。
三、解耦机理研究针对并联机构的耦合问题，本文从解耦机理出发，进行了深入研究。
首先，通过对并联机构的运动学和动力学分析，明确了机构中各支链的耦合关系。
其次，通过理论分析和数学建模，揭示了耦合的产生原因和影响因素。
最后，提出了基于优化算法的解耦方法，通过优化机构的参数，达到降低耦合的目的。
四、仿真分析为了验证解耦机理的有效性，本文采用了仿真分析的方法。
通过建立并联机构的仿真模型，对机构的运动过程进行模拟，并对解耦前后的机构性能进行对比分析。
仿真结果表明，经过解耦优化后，机构的性能得到了显著提升，耦合问题得到了有效解决。
同时，仿真分析还为后续的机构设计和优化提供了重要依据。
五、结论通过对并联机构的解耦机理进行深入研究，本文得出以下结论：1. 并联机构的耦合问题主要是由于多输入多输出的特性导致的。
通过对机构的运动学和动力学分析，可以明确各支链的耦合关系。
2. 针对耦合问题，本文提出了基于优化算法的解耦方法。
通过优化机构的参数，可以有效降低耦合，提高机构的性能。
3. 仿真分析表明，经过解耦优化后，并联机构的性能得到了显著提升。
机器人学-并联机构的基础理论
并联机构的逆解软件
机床尺寸 标准C程序
控制系统界面操作步骤
• 进入控制系统界面后，先进行文件管理操作，完成数控 文件录入；
• 然后进行回零操作，建立机床坐标系； • 接着进行文件操作，将第一步完成的数控程序装入； • 通过单步或连续运行，完成原定机床的运动。 • 完成运动后，进行回零操作，使机床回到初始位置。
2.2 运动学方程建立－正解方程
2.3 速度方程
2.3 速度方程
3. 并联机构终端的自由度数确定
3. 并联机构终端的自由度数确定
3. 并联机构终端的自由度数确定
M 3(8 9 1) 9 3
空间可重构并联机构搭建
实际装置RPKM(II)
实际装置RPKM(II)
实际装置RPKM(II)
并联机构的分析和搭建 ——基础理论
1. 并联机构的定义
定义：只要是多自由度，驱动器分配在不同环路上的闭 式多环机构均可称为并联机构（Parallel manipulator; Parallel mechanism; Stewart platform）。 特点： （1）多自由度, （2）闭式，多环机构
并联机构的基本分析方法
1. 一种六自由度并联机构
1.1 机构模型
B3 B4
Y
B2 B
B1 X
B5
B6
T3 T4
T5
y
T2
T1
T
x
T6
1.2 运动学方程建立
动静平台坐标表示
1.2 运动学方程建立－逆解方程
旋转矩阵（欧拉角表示方法）
根据旋转变换，动平台坐标系中动平台各铰链位置矢量在基础坐标系中表示为 运动平台上各铰接点在基础坐标系中坐标为： 支链矢量表示为： 运动学逆解：
并联机构及其应用
并联机构可以用于卫星姿态的调整， 实现卫星的快速、准确姿态控制。
医疗康复领域
手术机器人
并联机构可以用于手术机器人，实现微创手术的高精度操作。
康复设备
并联机构可以用于康复设备，帮助患者进行精准的康复训练。
军事装备领域
无人驾驶车辆
并联机构可以用于无人驾驶车辆，实现快速、准确的移动和定位。
稳定性好、可靠性高
并联机构具有较好的稳定性和可靠性， 适用于对稳定性要求较高的场合。
易于实现模块化和标准化
并联机构可以通过模块化的设计和标 准化的制造，实现快速组装和互换， 方便维修和替换。
并联机构的发展历程
起源
并联机构最早起源于机械加工领 域，用于实现高精度定位和加工。
应用拓展
随着技术的发展，并联机构逐渐拓 展到其他领域，如机器人、航空航 天、医疗器械等。
助中风或脊髓损伤患者进行康复训练。
军事装备案例
军事装备案例
并联机构在军事领域的应用主要涉及无人驾驶车辆、无人机和火炮等装备的设计和制造。 由于并联机构具有高精度和快速响应等特点，它们在执行军事任务时具有显著优势。
具体应用
无人驾驶车辆的导航和地形识别、无人机的飞行控制和火炮的快速瞄准等任务，都离不 开并联机构的精确控制。此外，并联机构还可以用于制造高精度的军事装备部件，如导
创新发展
近年来，随着新型材料、智能控制 等技术的不断发展，并联机构在结 构创新、驱动方式、控制算法等方 面取得了重要突破。
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并联机构的类型与结构
按自由度分类
平面并联机构
具有2个自由度，通常用于平面运 动，如平面定位、加工和检测。
空间并联机构
具有3个或更多自由度，能够实现 空间运动，适用于复杂的三维操 作和制造。
并联机构工作空间方法的分析
并联机构工作空间方法的分析并联机构是指由多个平行连接的机构成为一个整体的机构，并且各个机构的端部都连接在一个移动平台上。
由于并联机构的结构特点和运动特性，使其在实际应用中具有广泛的应用前景。
并联机构的工作空间分析是指研究机构在各个自由度上能够达到的位置的空间范围，通过对工作空间的分析可以发现机构的最优设计方案，也可以作为机构控制算法的基础。
本文通过解析并联机构运动学进行点的追踪和空间区域的计算，具体阐述了并联机构工作空间的方法分析。
1. 并联机构的运动学并联机构是一个复杂的系统，机构中的每个部件都是由一些特定的活动单元构成，并且这些活动单元之间通过连接装置连接在一起。
因此，机构的运动学可以通过各个活动单元的运动来描述。
并联机构的运动学方程可以表示为：F_1(x_1, y_1, z_1) + F_2(x_2, y_2, z_2) + ... + F_n(x_n, y_n, z_n) = 0其中，F_i 表示第 i 个活动单元的旋转和转移运动，(x_i, y_i, z_i) 表示第 i 个活动单元的位移向量。
并联机构的运动学分析需要通过运动学基本参数的计算和方程的求解来完成。
由于并联机构的结构复杂，运动学分析过程中需要使用较为复杂的数学方法，如向量代数、矩阵运算等。
通过运动学分析可以得到并联机构各个自由度的移动范围，进而分析机构的工作空间。
并联机构的工作空间计算方法可以分为两大类，一是几何法，二是向量法。
(1) 几何法几何法是通过几何分析来计算并联机构的工作空间。
将机构各个部件的长度、角度、形状等几何参数代入相应的几何模型中，运用几何关系计算出机构在各自由度上的工作空间。
几何法的优点是计算简单，直接，易于应用。
但是，几何法受制于机构结构和形状的限制，难以解决复杂机构的工作空间分析问题。
另外，对于活动单元的未知参数难以求出，也是几何法的局限之一。
(2) 向量法向量法是指利用向量运算来计算并联机构的工作空间。
并联机构精度评估
并联机构精度评估并联机构精度评估并联机构是一种由多个连杆组成的力学结构，常用于工业机械和机器人的设计中。
评估并联机构的精度对于确保其性能和功能的可靠性至关重要。
下面将按照逐步思考的方式，介绍如何进行并联机构精度评估。
第一步：确定评估指标首先，我们需要确定评估并联机构精度的指标。
常见的指标包括位置精度、角度精度、重复精度和刚度等。
位置精度是指机构输出位置与预期位置之间的偏差，角度精度是指机构输出角度与预期角度之间的偏差，重复精度是指机构在多次运动过程中输出位置或角度的重复性。
刚度则与机构的刚性有关，即在受力情况下的变形程度。
第二步：制定测试方案制定合适的测试方案是评估并联机构精度的关键。
根据评估指标，我们可以设计相应的测试方法。
例如，对于位置精度的评估，可以使用激光测距仪或编码器等设备来测量机构输出位置与预期位置之间的偏差；对于角度精度的评估，可以使用角度传感器来测量机构输出角度与预期角度之间的偏差。
第三步：进行测试在进行测试之前，需要确保测试环境的稳定性和准确性。
例如，要消除机构自身的振动和干扰，可以使用减振器和隔离器等设备。
然后，按照测试方案进行实际测试。
对于每个评估指标，可以进行多组测试，并取平均值来减少误差。
测试结果需要记录并进行分析。
第四步：分析结果对测试结果进行分析是评估并联机构精度的关键步骤。
可以使用统计方法，如计算平均值、标准差和极值等，来评估机构的精度水平。
根据分析结果，可以判断机构是否符合设计要求，并进行进一步的改进和优化。
第五步：验证和验证在分析结果之后，需要进行验证和验证，以确保评估结果的准确性和可靠性。
可以通过与其他测试方法的比较或与已知精度标准的对比来验证结果。
同时，还可以对机构进行长时间运行测试，以检查其稳定性和耐久性。
综上所述，评估并联机构的精度是确保其性能和功能可靠性的重要环节。
通过逐步思考，我们可以确定评估指标、制定测试方案、进行测试、分析结果并进行验证和验证。
并联机构及机器人
并联机构及机器人并联机构（Parallel Mechanism，简称PM），定义为动平台和定平台通过至少两个独立的运动链相连接，机构具有两个或两个以上自由度，且以并联方式驱动的一种闭环机构。
特点是所有分支机构可以同时接受驱动器输入，然后共同决定输出。
1931年，Gwinnett在其专利中提出了一种基于球面并联机构的娱乐装置（图1）；1940年，Pollard在其专利中提出了一种空间工业并联机构，用于汽车的喷漆（图2）；之后，Gough 在1962年发明了一种基于并联机构的六自由度轮胎检测装置（图3）；三年后，Stewart首次对Gough发明的这种机构进行了机构学意义上的研究，并将其推广应用为飞行模拟器的运动产生装置，这种机构也是目前应用最广的并联机构，被称为Gough-Stewart机构或Stewart 机构。
并联机构的特点：（1）与串联机构相比刚度大，结构稳定；（2）承载能力大;（3）微动精度高;（4）运动负荷小;（5）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。
从运动形式来看，并联机构可分为平面机构和空间机构；细分可分为平面移动机构、平面移动转动机构、空间纯移动机构、空间纯转动机构和空间混合运动机构。
另可按并联机构的自由度数分类：（1 ）2 自由度并联机构。
（2 ）3 自由度并联机构。
（3 ）4 自由度并联机构。
（4 ）5 自由度并联机构。
（5 ）6 自由度并联机构。
2自由度并联机构，如5-R，3-R-2-P（R表示旋转，P表示平移）。
平面5杆机构是最典型的2自由度并联机构，这类机构一般具有2个平移自由度。
3自由度并联机构种类较多，形式复杂，一般有以下形式，平面3自由度并联机构，如3-RRP机构、3-RPR机构、它们具有2个旋转自由度和1个平移自由度；3维纯平移机构，如Star Like并联机构、Tsai并联机构，空间3自由度并联机构，如典型的3-RPS机构、属于欠秩机构。
并联机构
六自由度转台：
六自由度转台主要用于运动仿真，比如，模拟海浪或有 关冲击对舱的影响；模拟飞行器的飞行姿态等。我们的 六自由度转台高度模块化，您可以用HEXA 转台很方便的 集成为9 自由度系统或12 自由度系统（如12 轴仿形器）。 也可以在转台的负载台面上增加其它运动单元，以获得 更灵活的运动仿真器。HEXA 转台的主要功能是六自由度 运动仿真。同时，也可以用HEXA 仿真冲击振动。在风洞 或水洞试验中，可以用HEXA 夹持被试件作相对运动。在 机械加工机床上，HEXA 也多有应用。
并联机构结构及工作原理
空间机构大多由低副机构组成“常见的低副机构有转动副(R)! 移动副(P)、螺旋副(H)、圆柱副(C)、平面副(E)、球面副(S)以及 虎克铰(T)。应用这些低副机构可以构成各种形式的空间开链机 构和空间多环机构。通常所说的并联机构由上平台和下平台组 成,2个平台用2个或2个以上的分支运动链相联(图2.1),机构具有2 个或2个以上的自由度,以并联方式驱动”图2.1列出了几种常用 的6自由度并联机人机构,其中最有代表性的典型并联机构是6一 SPS机构(即Stewartplatform。数字6代表分支数,sPs表示分支 运动链结构,它由球面副S、移动副P和球面副S串联而成。
1934年，Polladr 1947年，Cough 1965年，Stewart平台的提出（英国工程师） 汽车喷漆装置 1978年，六自由度并联机器人的提出（澳大利亚） 80年代末到90 年代开始广泛研究 六自由度的轮胎检测装置
国际上并联机构的发展
新型并联机构的研发已成为国 际机构学界的研究热点，六杆并 联机构为并联机构的一种特殊形 式，具有六个自由度的调节方式， 已广泛应用于国内外大科学工目。
由于并联机构具有六个自 由度 ! 可以在空间范围内对 支撑平台的位置和姿态进行 六维调节 ! 因此，在高精调 节领域，并联机构作为精密 调节机构同样获得了广泛应 用。 微动机构已经成为并 联机构另一个重要的应用方 面! 利用并联机构做为微动 机构充分发挥了并联机构的 特点。目前主要用于微电子 精密机械工程、 生物和遗 传工程医学工程以及材料科 学等要求高精度操作与加工 的领域，具有非常广阔的应 用前景。
并联机构的发展及应用领域的概述
并联机构的发展及应用领域的概述并联机构是一种独特的机械结构，由多个平行的连接装置组成，各连接装置之间具有相互独立的结构，通过这种机构可实现不同方向和不同形式的运动。
并联机构历史悠久，发展迅速，应用领域广泛，本文将简要概述并联机构的发展及应用领域。
1. 发展历程并联机构起源于18世纪，最早的类似机构是群众所知的“玛利亚安托瓦内特机构”，它由一些平行的活塞杆组成，这种机构被用于水力机器。
到了19世纪，人们已经开始开发具有更广泛应用的并联机构，其中最重要的是四连杆机构。
1900年左右，美国机械工程师梅勒在研究并联机构时，提出了“并联机构的三个重要特征”：平衡性（结构确定）、刚度，以及变形设计。
这些特征成为并联机构研究的基础，并逐渐发展为现代理论。
随着计算机技术和数字化技术的发展，数控机床和机器人等机械设备快速普及，使得并联机构具有了广泛的应用。
人们开始研究设计一些新型的、具有特殊功能的并联机构，如可变刚度并联机构、平行机械结构的动力学计算等。
2. 应用领域并联机构具有结构简单、重量轻、精度高、承载能力强等优点，因此在多个领域得到了广泛应用。
2.1 机床制造在机床制造领域，由于并联机构能够实现高速、多轴、高灵活性的运动，因而在雕刻机、切割机、普通加工机等领域得到了广泛应用。
并联机构的应用使得机床工作精度得到了大幅提升，对高精度制造业的发展有着重要的功勋。
机器人是并联机构在机械制造领域的另一大应用。
机械手是一种可编程的机器人，能够替代人工完成一些重复性、开发性的工作，如搬运、焊接、研磨、测量、喷涂等。
机械手的运动要求高精度，能够完成高速运动和精细操作，因此采用并联机构的机械手在现代制造业中发挥着重要作用。
2.3 航空航天在航空航天领域中，由于并联机构具有承载能力强和精度高的特点，如在航空动力学中，采用并联机构提高平衡稳定性、降低飞行阻力；在航空发动机的设计中，采用并联机构实现发动机的运动控制和降低震动等。
并联式机构应用于机器人之发展
并联式机构应用于机器人之发展并联式机构是一种特殊的机械结构，其中多个连接在一起的杆件通过共同的运动中心同时运动，具有高刚度、灵活性和精确运动学特性的特点。
并联式机构由于其独特的结构和功能，在机器人领域中有着广泛的应用，并且在近年来取得了长足的发展。
首先，通过在机器人的末端加入并联式机构，可以实现重量和负载的增加。
传统的串联式机构由于自身庞大的体积和重量限制了机器人的工作负载，而并联式机构则能够将负载均匀地分散到多个连接杆上，从而提高机器人的负载能力。
这使得机器人能够完成一些需要承受重物的任务，例如搬运重物、装配大型零部件等。
其次，并联式机构能够提供较高的静态刚度和精确的运动学性能。
由于并联式机构中的杆件通过共同的运动中心连接，因此在进行高精度操作时，不同杆件之间的相对运动相对稳定，能够保证较高的刚度和运动的精确性。
这使得机器人能够完成一些需要高精度操作的任务，如组装微小零部件、精确的切割和焊接等。
此外，并联式机构还能够提供较大的工作空间和较高的机器人灵活性。
由于并联式机构中的杆件可以在共同的运动中心周围进行自由运动，因此可以提供较大的工作空间，使得机器人能够完成一些需要较大工作区域的操作任务，如涂漆、喷涂等。
同时，机器人通过并联式机构的连接，能够实现多个轴的柔性平行运动，从而提高了机器人的灵活性和动作的多样性。
随着机器人技术的不断发展，对于并联式机构在机器人领域的应用还有进一步的拓展空间。
例如，目前研究人员正在利用并联式机构研发柔性机器人，使其能够更好地适应复杂环境和进行柔性操作。
同时，通过结合并联式机构和传感技术，还可以开发出具有较高感知能力的机器人，能够实现更加精确、智能的操作。
总的来说，通过应用并联式机构，机器人能够获得更大的工作负载、较高的静态刚度和精确的运动学性能，以及更大的工作空间和高机器人灵活性。
随着技术的不断进步，相信并联式机构在机器人领域的应用将会继续发展，为机器人的性能和功能提供更多更好的支持。
《并联机构解耦机理研究与仿真分析》
《并联机构解耦机理研究与仿真分析》篇一一、引言并联机构作为一种新型的机器人结构形式，因其高精度、高刚度、高负载能力等优点，在工业、医疗、航空航天等领域得到了广泛应用。
然而，由于并联机构中存在复杂的耦合关系，使得其运动控制和力学分析变得十分困难。
因此，对并联机构的解耦机理进行研究，对于提高其运动性能和控制精度具有重要意义。
本文旨在研究并联机构的解耦机理，并通过仿真分析验证其有效性。
二、并联机构概述并联机构是一种由动平台和多个驱动支链组成的机器人结构。
其中，每个驱动支链通过关节与动平台相连，通过控制各个支链的驱动器，可以实现动平台的多方向运动。
由于并联机构具有高精度、高刚度、高负载能力等优点，其在工业、医疗、航空航天等领域有着广泛的应用。
然而，由于并联机构中存在复杂的耦合关系，使得其运动控制和力学分析变得十分困难。
三、解耦机理研究3.1 解耦定义与意义解耦是指通过一定的方法和手段，消除或减小并联机构中各支链之间的耦合关系，使其运动控制和力学分析变得更加简单和准确。
解耦对于提高并联机构的运动性能和控制精度具有重要意义。
3.2 解耦方法目前，针对并联机构的解耦方法主要包括：基于几何学的方法、基于动力学的方法和基于控制理论的方法。
其中，基于几何学的方法主要是通过优化并联机构的几何结构，减小各支链之间的耦合关系；基于动力学的方法则是通过分析并联机构的运动学和动力学特性，建立各支链之间的解耦关系；基于控制理论的方法则是通过设计合适的控制器，实现并联机构的解耦控制。
3.3 解耦机理分析本文采用基于动力学的方法，对并联机构的解耦机理进行分析。
首先，建立并联机构的运动学和动力学模型，分析各支链之间的耦合关系。
然后，通过优化设计，使得各支链之间的耦合关系得到减小或消除。
最后，通过仿真分析验证了解耦机理的有效性。
四、仿真分析为了验证解耦机理的有效性，本文采用MATLAB/Simulink 软件进行仿真分析。
首先，建立并联机构的仿真模型，包括动平台、驱动支链、关节等部分。
并联机构
Shanghai Univers
Contents
并联机构定义
并联机构的发展
并联机构的特点 结构及其工作原理
并联机构的应用实例
并联机构？
----由2个和2个以上的驱动器（作 知识
动器）通过杆系同时作用于运动 平台的空间运动机构。
国际上并联机构的发展
一杆→多杆； 平面→空间； 串联→并联 幵联机构的提出，最早追溯到1895年。
1934年，Polladr 1947年，Cough 1965年，Stewart平台的提出（英国工程师） 汽车喷漆装置 1978年，六自由度幵联机器人的提出（澳大利亚） 80年代末到90 年代开始广泛研究 六自由度的轮胎检测装置
国际上并联机构的发展
新型幵联机构的研发已成为国 际机构学界的研究热点，六杆幵 联机构为幵联机构的一种特殊形 式，具有六个自由度的调节方式， 已广泛应用于国内外大科学工目。
模拟运动器：
在有人驾驶的模拟器之中用来给驾驶员提供运 动感觉的模拟系统。它是模拟器中重要的模拟 系统之一。通过这种系统，驾驶员可以大致感 觉到所操纵的运动装备（如飞机、飞船、坦克、 舰船、汽车……等）的加速度大小和方向，在 某种特定情况下也可感觉其姿态。
虚拟轴机床
在平面虚拟轴机床中， 刀具安装在一具有三个 自由度的动平台上，动 平台引导刀具运动以实 现所需的加工轨迹要求。 在动平台不静平台（机 架）之间连接有若干 组‖级杆组，从而构成 具有三个自由度的平面 幵联机构。该机构的结 构关系为：
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国内并联机构的发展
在国内,燕山大学黄真教授于 1991年研制出我国第一台六自 由度并联机器人样机;1994年研 制出一台柔性铰链并联式六自 由度机器人误差补偿器!1997年 出版了我国第一部关于并联机 器人理论及技术的专著.另外,清 华大学和天津大学于1997 年联 合研制了我国第一台大型镗铣 类虚拟轴机床原型样机
《并联机构解耦机理研究与仿真分析》范文
《并联机构解耦机理研究与仿真分析》篇一一、引言并联机构作为一种新型的机器人结构形式，因其高精度、高刚度、高负载能力等优点，在工业生产、医疗手术、航空航天等领域得到了广泛应用。
然而，由于并联机构中存在耦合现象，使得机构的运动控制和优化变得复杂。
因此，研究并联机构的解耦机理及其仿真分析具有重要意义。
本文将重点研究并联机构的解耦机理，并利用仿真分析验证其有效性。
二、并联机构解耦机理研究1. 并联机构基本原理并联机构主要由动平台、静平台和若干连杆组成，通过多个运动副将动平台与静平台连接。
在运动过程中，动平台和连杆之间的相对运动会产生耦合现象，影响机构的运动性能。
2. 解耦机理分析为了减小并联机构中的耦合现象，需要对机构进行解耦处理。
解耦机理主要包括两个方面：一是通过优化机构的结构参数，降低动平台与连杆之间的相对运动；二是通过控制策略，实现对机构的解耦控制。
在结构优化方面，可以调整连杆长度、角度等参数，使得机构在运动过程中产生的耦合现象最小化。
在控制策略方面，可以通过设计合适的控制器，实现对机构的精确控制，从而减小耦合现象的影响。
三、仿真分析为了验证并联机构解耦机理的有效性，本文采用仿真分析方法进行验证。
具体步骤如下：1. 建立并联机构仿真模型根据并联机构的结构参数和运动特性，建立仿真模型。
模型中包括动平台、静平台、连杆和运动副等元素。
2. 设定仿真条件根据实际需求，设定仿真条件，如机构的运动轨迹、速度、加速度等。
同时，设定解耦前后的对比条件，以便于分析解耦效果。
3. 进行仿真分析在仿真软件中，对并联机构进行仿真分析。
首先对未进行解耦处理的机构进行仿真，观察其运动过程中的耦合现象；然后对经过解耦处理的机构进行仿真，比较其运动性能与未解耦机构之间的差异。
4. 分析结果通过对比仿真结果，可以发现经过解耦处理的并联机构在运动过程中的耦合现象得到了明显改善，运动性能得到了提高。
同时，通过控制策略的实现，可以进一步减小耦合现象的影响，提高机构的运动精度和稳定性。
《并联机构解耦机理研究与仿真分析》范文
《并联机构解耦机理研究与仿真分析》篇一一、引言并联机构是一种具有多个分支的机械结构，广泛应用于各种自动化设备和机器人中。
然而，由于机构内部的耦合现象，其控制与操作往往面临一定的困难。
解耦技术作为解决这一问题的重要手段，其研究具有重要的理论意义和实际应用价值。
本文旨在探讨并联机构的解耦机理，并通过仿真分析验证其效果。
二、并联机构解耦机理2.1 并联机构特点并联机构由多个分支组成，各分支之间通过连接点与工作平台相连。
这种结构使得机构具有较高的刚度和承载能力，同时也有利于实现复杂运动轨迹的精确控制。
然而，由于分支间的相互影响，机构内部存在耦合现象，导致控制难度增加。
2.2 解耦机理解耦的目的是将并联机构中的耦合关系转化为相互独立的关系，以便于控制。
解耦方法主要包括物理解耦和数学解耦两种。
物理解耦主要通过优化机构的结构设计来实现，如调整分支的长度、角度等参数。
数学解耦则是通过引入适当的数学模型和算法来消除耦合关系。
本文重点研究数学解耦方法。
在数学解耦过程中，首先需要建立并联机构的数学模型。
然后，通过分析模型的耦合关系，确定解耦的目标和策略。
最后，利用优化算法对模型进行优化，实现解耦。
三、仿真分析3.1 仿真模型建立为了验证解耦机理的有效性，本文采用仿真软件建立了并联机构的仿真模型。
模型中包含了机构的各个分支、连接点以及工作平台等部分。
同时，还考虑了机构的动力学特性和运动学特性。
3.2 仿真过程与结果在仿真过程中，首先对未解耦的并联机构进行仿真，观察其运动过程中的耦合现象。
然后，应用解耦方法对机构进行优化，并对优化后的机构进行仿真。
通过对比仿真结果，可以明显看到解耦后的机构在运动过程中更加稳定，耦合现象得到明显改善。
此外，我们还对机构的运动精度、响应速度等性能进行了分析，结果表明解耦后的机构具有更好的性能。
四、结论本文研究了并联机构的解耦机理，并通过仿真分析验证了其效果。
结果表明，通过数学解耦方法可以有效消除并联机构中的耦合关系，提高机构的运动稳定性和性能。
并联机构自由度计算公式
并联机构自由度计算公式并联机构是一种复杂但有趣的机械结构，而要搞清楚它的自由度，就得依靠特定的计算公式。
咱们先来说说啥是并联机构。
想象一下，你在游乐场里看到的那种刺激的过山车，它的轨道和车身之间的连接方式就有点像并联机构。
还有，工厂里那些灵活的机械臂，也是并联机构的典型应用。
并联机构的自由度啊，可不是随便就能搞明白的。
这就好比你要解开一道复杂的数学谜题，得有合适的公式和方法。
那并联机构自由度的计算公式到底是啥呢？咱们常见的并联机构自由度计算公式是：F = 6×(n - g - 1) + Σfi。
这里面的“F”代表自由度，“n”表示活动构件的数量，“g”是运动副的约束度，“fi”则是第 i 个运动副的自由度。
比如说，有一个简单的并联机构，它由三个活动构件组成，每个构件之间通过一个转动副连接，转动副的自由度是 1 ，并且有 4 个约束度。
那咱们来算算它的自由度：n = 3，g = 4，fi = 1 。
代入公式就是 F = 6×(3 - 4 - 1) + 3×1 = 3 。
这就意味着这个并联机构有 3 个自由度，它能在三维空间里进行特定的运动。
我记得有一次，在学校的实验室里，我们几个同学一起研究一个小型的并联机器人模型。
刚开始，大家都对怎么计算它的自由度一头雾水。
看着那一堆构件和连接，感觉就像走进了一个迷宫。
但是，我们没有放弃，对照着教材，一点点分析每个构件和运动副。
有个同学还因为太着急，不小心把一个零件弄掉了，找了半天才找到。
经过一番努力，终于算出了它的自由度，那一刻，大家别提多高兴了，那种成就感真是无法形容。
再来说说这个公式的应用。
在机器人领域，通过计算并联机构的自由度，可以准确地设计和控制机器人的运动，让它们能够完成各种复杂的任务，比如精准的抓取物品、进行精细的焊接操作等等。
在航空航天领域，一些卫星的姿态调整机构也采用了并联机构，通过自由度的计算，能够确保卫星在太空中稳定地运行，收集到准确的数据。
与并联机构有关的书籍
与并联机构有关的书籍
1. 《并联机构探秘》：这本书就像一把钥匙，能打开你对并联机构的神秘大门哟！比如在工业机器人中，并联机构不就是那个默默奉献的强大力量嘛！
2. 《走进并联机构的世界》：嘿呀，读这本书就像是走进一个奇幻世界，你会惊叹于并联机构的奇妙之处。
就像看到那些高精密设备中它们精准运作的身影！
3. 《并联机构：奇迹的构造》：哇塞，这书里呈现的并联机构简直就是工程界的奇迹！瞧瞧那些复杂的机械系统，不正是并联机构在大显身手吗！
4. 《解读并联机构》：这本书会带你一层一层剥开并联机构的神秘面纱哦，就如同慢慢揭开一个让人好奇不已的谜团一样！比如在医疗领域，并联机构可是有着重要作用呢！
5. 《并联机构的魅力之旅》：哎呀呀，沿着这本书开启的旅程，你会深深沉醉在并联机构的魅力之中。
想想那些灵活运动的机械臂，不就是并联机构的精彩展现嘛！
6. 《探索并联机构》：这本书会像一个引路人一样，带你去探索并联机构的广阔天地。
好比在航空航天中，并联机构不也是默默助力的关键吗！
7. 《玩转并联机构》：哇哦，跟着这本书，你就能尽情玩转并联机构啦！就像玩一个超级有趣的游戏，越玩越带劲。
比如在自动化生产线中，并联机构那高效的表现，多厉害呀！
我的观点结论：这些与并联机构有关的书籍真的非常有趣，它们能让你深入了解并联机构的独特魅力和广泛应用，绝对值得一读！。
并联机构 过约束定义
并联机构过约束定义嘿，今儿咱就来唠唠“并联机构过约束定义”这个听起来挺高深的话题。
这并联机构啊，就像是一个有好多条腿的小机器人，各条腿相互配合，能完成各种高难度动作。
那过约束是什么呢？可以把它想象成给这个小机器人上了太多的“枷锁”。
比如说，本来这小机器人可以灵活地走来走去，但突然有人给它的每条腿都绑上了额外的绳子，这就让它行动受限啦。
这就是过约束，太多的限制条件，反而让并联机构有点“施展不开拳脚”。
你想啊，本来人家并联机构设计出来就是要充分发挥自己的特长，能快速、精准地做事，结果一堆过约束一来，它就得花费好多额外的精力去应对这些束缚，多累呀！想象一下，你本来好好地在跑步，突然有人每隔几步就拉你一下，你还能跑得快吗？这就是过约束给并联机构带来的困扰。
而且啊，过约束有时候就像是好心办坏事。
本意可能是想让并联机构更稳定、更可靠，但没掌握好度，反而成了累赘。
就像一个关心孩子过头的家长，一会儿让孩子这样，一会儿让孩子那样，把孩子都弄得不知所措了。
在实际应用中，处理过约束可不能马虎。
工程师们就得像个精明的管家一样，仔细斟酌这些约束条件，该留下的留下，该去掉的就果断去掉。
不然的话，用着这被过约束“折腾”的并联机构，那效率肯定高不到哪儿去。
有时候我就觉得，这过约束就像是生活中的一些不必要的烦恼。
我们总想着给事情加上各种限制、规则，以为这样能让事情更完美，结果却可能适得其反，让事情变得复杂又麻烦。
所以啊，不论是研究并联机构还是过日常生活，咱都得学会恰到好处地把握，别因为过度约束把原本简单的事情变得一团糟。
总之呢，并联机构的过约束定义可不仅仅是个学术上的概念，它还能让我们联想到很多生活中的道理。
下次当你看到那些复杂的机械结构时，说不定就会想起这个有趣的“过约束”概念，然后会心一笑呢！。
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并联机构的应用实例
一、运动模拟器
并联机构最早就是作为飞行模拟器所应用。 它能完成90%的训练任务，而所需费用仅 为实际飞行的2.5%~10%，由于效益明显， 在飞行模拟器中得到广泛应用。图为 NASA研制的波音747飞行模拟器。
二、并联机构的机床
三、并联机构的微操作机器人
其他应用：军事领域中的潜艇、坦克驾驶运动模拟器，下一代战斗机的矢 量喷管、潜艇及空间飞行器的对接装置、姿态控制器等；生物医学工程中 的细胞操作机器人、可实现细胞的注射和分割；微外科手术机器人；大型 射电天文望远镜的姿态调整装置；混联装备等，如SMT公司的Tricept混联 机械手模块是基于并联机构单元的模块化设计的成功典范。
并联机构
作者：孙嘉徽
湖南工业大学机械工程学院
并联机构的简介 研究意义及研究过程 结构及其工作原理 并联机构的应用实例
并联机构（Parallel Mechanism，简称PM）， 可以定义为动平台和定平台通过至少两个独立的运动链相连接，机构
具有两个或两个以上自由度，且以并联方式驱动的一种闭环机构。 串联机构
是指若干个单自由度的基本机构顺序联接，每一个前置机构的输出运 动是后置机构的输入,若联接点设在前置机构中作简单运动的构件上,即形 成所谓的串联式组合。
其实并联机构很早就出现了，大概经过的四个阶段。 球面并联机构；
空间工业并联机构（用于汽车的喷漆）; 六自由度轮胎检测装置；
Gough-Stewart机构或Stewart机构（现在广泛应用）；
机器人迅速将糖豆放瓶中
它叫并联机器人 用途是快速拾取分选
并联机器人这类设备主要用于精密紧凑的应用场合，竞争点集中在速度、重复 定位精度和动态性能等方面，这方面我们国产领军企业新松并联机器人也做的 不错。
低负载高速度是并联机器人区别于其他工业机器人的最主要特点，目前只有 少数几个品牌并联机器人能够将负载提高到6kg以上。如果在不影响精度和速 度的情况下提高并联机器人的负载能力，并联机器人的应用领域还将有很大 的扩展空间。
（1）与串联机构相比，刚度大，结构稳定紧凑，承载能力强； （2）工作空间较小； （3）所以无累积误差，精度较高； （4）运动惯性小；
（5）在位置求解上，串联机构正解容易，反解困难，而并联正解困难， 反解容易；
（6）运动链较短，驱动装置可置于定平台（机架）上或接近顶平台（机 架）的位置，这样运动部分重量轻，速度高，惯性小，动态响应好；
（7） 完全对称的并联机构具有较好的各向同性。
一、并联机构的研究过程
1931年，Gwinnett在其专利中提出了一种基于球面并联机构的娱乐装置；
1940年，Pollard在其专利中提出了一种空间工业并联机构，用于汽车的喷漆；
1962年，Gough在发明了一种基于并联机构的六自由度轮胎检测装置；
1965年，德国Stewar首次对Gough发明的这种机构进行了机构学意义上的研
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6—S从结构上看，六杆并联机构的动平台通过6根支杆与定平台相连接，6根 支杆都可以独立的自由伸缩，每根支杆含有1个联接动平台的球铰，1个移动 副和1个联接定平台的球铰。这样，上、下平台就可以进行六个独立运动，即 有六个自由度。在三维空间可以作任意方向的移动以及绕任何方向、位置的 轴线进行转动。
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并联机构的研究意义： 一个机构产生若干个分支后续机构，或者若干分支机构汇合于一个后续机
构的组合方式称为机构的并联组合，并联机构具有多个臂，各臂具有球窝接头。 球窝包括:半球状凹部，其对球状头部的前端部到赤道的范围进行保持;延长部， 其平滑地从该半球状凹部连续，并从球状头部的赤道向上述轴部侧延伸。
由于并联机构存在很多优点，为制造业的发展提供了大量的机会，所以才 引起了大量学者的兴趣。相对于串联机构，并联机构有如下优点：
究，并作为飞行模拟器运动产生装置用与训练飞行员，被命名为Stewart机构；
1978年，澳大利亚著名机构学教授Hunt首次提出将六自由度并联机构用于机
器人手臂。随后Maccallion和Pham.D.J首次将该机构按操作器设计，成功的将
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1999年，Pierrot和Company提出四自由度H4并联机构，这种机构是在原 有DELTA机器人的分支运动链中加载了一个和动平台垂直的转动副，从而在 DELTA机器人原有的三个移动副自由度外，又获得了一个转动自由度；
2002年，高峰等通过给六自由度并联机构添加一个五自由度约束分支的方 法，综合出两种五自由度并联机构。
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Stewart机构用于装配生产线，标志着真正意义上的并联机器人的诞生，从此推动
了并联机器人发展的历史。Strwart机构是最典型的并联机器人；
1983年，Hunt提出的三自由度3-RPS并联平台机构，它能实现两个自由度的
转动和一个自由度的移动，而得到广泛的关注；
Stewart平台
六杆并联机构： 六杆并联机构原型为Stewart机构，是并联机构的一种特殊形式，承载能
力强，调节精度高，具有六个自由度，已广泛应用于国内外不同领域的工程 研究中。下图中两种常用的六杆并联机构：6—SPS和6—RSS机构。其中“6” 代表分支数；SPSS，RSS表示分支运动链结构。具体说明如下：SPSS由球 面副S、移动副P和球面副S串联而成，RSS由转动副R、球面副S和球面副S 串联而成。