并联机构与并联机器人

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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。

并联机器人-课件PPTb第1章并联机器人概述

(3) 并联机构的类型
图1-3 2-PRR的2自由度并联机构图1-4 3-RPS的3自由度并联机构
(3) 并联机构的类型
图1-5 4-UPU的4自由度并联机构
图1-6 3-5R的5自由度并联机构
(3) 并联机构的类型
图1-7 6-UPU的6自由度并联机构图1-8 4-SPS/S的3自由度冗余驱动并联机构
并联机器人在模拟设备中的应用
六自由度飞机飞行模拟器
并联机器人在模拟设备中的应用
六自由度动感座椅
并联机器人在模拟设备中的应用
六自由度模拟平台
并联机器人在模拟设备中的应用
三自由度动感座椅
并联机器人在模拟设备中的应用
导弹运动姿态模拟器
1.3.3 并联机器人在医疗器械中的应用
医用并联微动机器人
并联机器人在医疗器械中的应用
表1.1 常见运动副的类型及其代表符号
名称符号类型及级别自由度约束数
空间低副，
转动副 R
V级副（平面低副，Ⅱ
1R
5
级副）
空间低副，
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
移动副 P
V级副（平面低副，Ⅱ
1T
5
级副）
螺旋副 H
空间低副 V级副
1R或1T
5
图形
基本符号
圆柱副 C
空间低副 Ⅳ级副
1RIT
4
虎克铰 U
空间低副 Ⅳ级副
2R
定平台和动平台之间用弹性连杆或弹性铰链连接的并联机器人为柔顺并联机器人。
柔顺并联机器人
6自由度的铰链柔顺并联机器人 6自由度Stewart微操作平台
PSS柔性支链
1.2.5 按并联机器人的结构对称性分类

解读并联机器人机构研究

解读并联机器人机构研究摘要：并联机构是由两条以上的支链连接动平台和定平台组成，机构的多链和多环的特点导致机构输入输出之间的耦合性，虽然耦合性使机构提高了刚度和承载能力，但耦合性给并联机构的应用也带来了局限性。

目前，在机器人产业快速发展的今天，机器人已应用于各个领域包括工业生产、海空探索、康复和军事领域。

完全解耦并联机构具体适用于医疗卫生事业的微操作机器人，也可用于喷涂、显微注射等领域。

对于微操作机器人的研发设计来说，良好的机构设计是机器人性能优良的保证，同时合理的机构设计对于控制系统来说也是至关重要的。

关键词：并联；机器人；机构1引言并联机器人机构学是近20年来国际机构学的研究热点和学科前沿，也是我国学者在国际上具有重要学术影响的研究领域之一。

并联机器人是继串联操作臂和并联平台之后出现的一种新型并联机器人机构，由于采用柔索代替连杆作为并联机构的牵引元件，因此柔索并联机器人具有结构简单、工作空间大、易拆装、可重组、模块化程度高、负载能力强、运动速度快以及价格低廉等特点。

2 少自由度并联机器人机构少自由度并联机器人机构的研究已成为了国际上机器人学研究热点之一.由于在很多工业实际应用中,如机床制造业、激光对准、卫星天线的信号追踪,零件的搬运安装、数控机床换刀、光碟安放等等场合,要求并联机器人机构只具有2～5个自由度就能够满足实际需要.如果采用6自由度的并联机器人机构,会因铰约束、支链干涉、奇异位形等的影响,使其实现姿态的能力随着其位置空间的增加而缩减,还会增加机器人结构和控制方面的复杂程度.而少自由度并联机器人机构具有结构简单、工作空间较大、控制方便等优点,具有良好的应用前景.少自由度并联机构结构综合的步骤是并联机构结构综合过程中非常重要的一步,在构造过程中不但要找出所有满足运动特征的支链类型,还要考虑支链配置的合理性、结构的复杂性、运动的连续性和机构奇异性等各种因素的影响.构造与配置并联机构的支链结构.这是并联机构结构综合过程中非常重要的一步,在构造过程中不但要找出所有满足运动特征的支链类型,还要考虑支链配置的合理性、结构的复杂性、运动的连续性和机构奇异性等各种因素的影响.3 自由度无耦合空间移动并联机器人机构强运动学耦合性是一般并联机器人机构的共同特性，虽然其可以提高机构的结构刚度和承载能力，但也带来了机构运动学求解难度大、控制系统设计复杂等难题，这在一定程度上阻碍了并联机器人机构的推广及应用。

并联机构与并联机器人

并联机构与并联机器人的未来展望
拓展应用领域
随着技术的不断发展，并联机器人有望在更多领域得到应用，如
医疗、航空、深海探测等。
创新性研究
未来将有更多学者和研究团队加入到并联机器人领域的研究中，推动该领域的技术创新和进步。
标准化和产业化
随着研究的深入和应用需求的增长，并联机器人有望实现标准化和产业化，推动其大规模应用和普及。
生。
并联机构的优化方法01020304
尺寸优化
根据任务需求和性能要求，调整并联机构的尺寸参数，以达
到更好的性能。
运动学优化
通过调整并联机构的运动学参数，优化其运动性能，提高执
行效率。
动力学优化
根据并联机构的动态特性，优化其驱动力和运动轨迹，以实现更稳定、更快速的运动。
结构优化
通过改进并联机构的结构设计，降低重量、减小体积，提高
并联机构与并联机器人
目录
• 并联机构简介 • 并联机器人的基础知识 • 并联机构的设计与优化 • 并联机器人的控制技术 • 并联机构与并联机器人的研究进展
01 并联机构简介
并联机构的定义
并联机构的定义
并联机构是由至少两个相互独立的运动链所组成，通过各分支链末端的球面副或圆柱副相连接，并实现特定运动规律的一种特殊机构。
并联机构的组成
并联机构通常由动平台、定平台和连接这两者的运动支链组成。其中，运动支链是指连接动平台和定平台的所有运动副元素。
并联机构的特点
承载能力强
由于并联机构具有多个独立的运动链，其承载能力较强，能够承受较大的负载。
刚度大
由于并联机构的运动支链数量多，其整体刚度较大，能够保证较高的定位精度。

并联机器人控制

数据融合
将多个传感器的数据进行融合，以获得更准确的环境感知信息。
数据传输
将处理后的数据传输到控制系统中，以实现实时的机器人控制。
感知系统在控制中的应用
01
路径规划
根据传感器获取的环境信息，规划机器人的安全、高效的运动路
径。
03
障碍物规避
通过传感器检测到的障碍物信息，实现机器人的自主避障功能。
算法库
选择或开发适合机器人控制的算法库，如PID控制、模糊控制
等。
运动学与动力学建模
运动学建模
建立机器人的运动学模型，描述机器人末端执行器的位置和姿态与关节角度之间的关系。
VS
动力学建模
建立机器人的动力学模型，描述机器人末端执行器的力和关节驱动力之间的关系。
控制策略与算法
控制策略
根据机器人的应用需求，选择合适的控制策略，如轨迹规划、力控制等。
02
运动控制
根据传感器检测到的机器人运动状态和环境信息，实时调整机器人的运动参数，实现精确控制。
04
任务执行
根据传感器获取的任务目标信息，实现机器人的自主抓取、搬运
等作业任务。
05 并联机器人编程与调试
编程语言与开发环境
编程语言
Python、C、Java等高级编程语言以及Assembly、PLC等低级编程语言。
安全与可靠性问题
安全防护
加强并联机器人的安全防护措施，防止未经授权的访问和恶意攻击。
可靠性设计
通过优化设计、材料选择和制造工艺，提高并联机器人的可靠性和稳定性。
故障诊断与恢复
建立故障诊断和恢复机制，确保并联机器人在出现故障时能够快速恢复正常运行。

机器人串并联结构关系转换

机器人串并联结构关系转换1.引言1.1 概述机器人是一种能够自动执行任务的机械装置，它们在各个领域发挥着越来越重要的作用。

机器人的结构可以分为串联结构和并联结构两大类。

串联结构是指机器人的各个部件按照一定的顺序依次排列连接，形成一个直线的结构。

这种结构的特点是每个部件的运动都会影响到整个系统的运动。

串联结构通常用于需要较高精度和复杂运动轨迹的任务，如精密装配和手术手术等。

然而，串联结构也存在着一些缺点，如稳定性差、自由度受限以及对运动速度和负载的敏感性。

与之相对应的是并联结构，这种结构是由多个部件同时连接到一个共同的基座上，形成一个平行的结构。

并联结构具有较高的刚度和稳定性，能够承受较大的负载和惯性力。

它适用于高速运动、重负载和弯曲运动等应用场景，如航空航天领域和工业生产线等。

然而，并联结构也有一些不足之处，如较高的成本、较大的体积和复杂的控制系统。

为了满足不同任务对机器人结构的需求，机器人串并联结构的关系转换成为研究的焦点之一。

通过改变连接方式和参数设置，可以实现串联结构向并联结构的转换，或者反过来。

这种关系转换可以使机器人在不同场景下发挥更好的性能和适应性。

本文将探讨串并联结构的定义和特点，剖析串并联结构的关系转换方法，并讨论其在应用领域和未来发展中的前景。

了解和研究机器人串并联结构的关系转换将有助于我们更好地设计和应用机器人，在不同领域中实现更高效、更灵活的操作。

1.2 文章结构文章结构是指整篇文章的组织和布局方式，它可以帮助读者更好地理解和阅读文章。

本文主要围绕机器人串并联结构关系转换展开讨论，下面将详细介绍文章结构的安排。

首先，在引言部分，我们会简要介绍本文的主题和目的。

引言的第一部分是概述，将对机器人串并联结构关系转换进行概括性描述，让读者了解这一主题的背景和重要性。

接着，我们会介绍文章的结构，即本文将按照串并联结构的定义和特点、关系转换方法以及应用领域和未来发展进行探讨。

最后，明确本文的目的，即通过研究机器人串并联结构关系转换，来推动相关领域的发展与创新。

并联机构与并联机器人[优质ppt]

pl为平面低副数（即只有一个自由度的运动副） ph为平面高副数
• 针对空间机构自由度计算公式，国内外研究人员做了大量研究也得出了大量的（至少35个）公式，其中大多都是适用条件限制或者若干 “注意事项”（如需要甑别公共约束、虚约束、环数、链数、局部自由度等等）。
• 马娄谢夫（前苏联）空间机构计算式
• 作者称此公式适用范围最宽且计算过程简单，但事实上公式中λ包含有5种多余自由度，甑别和计算过程并不简单。
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刚度较高说明相同刚度下材料重量更轻）、响应速度快及运动精度高。缺点：运动空间小、空间可转角度（灵活性）小、
开放性差。
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传统机床与虚拟轴机床外观差异
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视频：虚拟轴机床一
视频：虚拟轴机床二
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3、delta并联机器人详解
Delta：3个主动臂P5,12个球铰P3
W=6（11-1）-5*3-3*12-6=3
2019/8/20 应注意机构中六根碳纤维杆保留6个绕自身轴线旋转的局部自由度
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• Kutzbach Grubler公式计算获得
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• 国内北华大学欧阳富等人发表了一系列文章，并于2003年提出一个可以替代此前34个计算公式的公式：
（5）工作空间较小；
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2、并联机构应用实例
2.1 delta机器人
• 第一代delta（1985） • Delta机器人就像一个倒
挂的有三个脚的蜘蛛，因其的灵巧、速度和精确在装配、自动化和医疗设备领域得到应用，被誉为“最成功的并联机器人设计”，并于 1990年前后在世界各国申请专利。

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。

并联机构与并联机器人

1931年Gwinnett的娱乐装置（5D电影）
1965年Stewart机构
•
1985法国克拉维尔（Clavel）教授设计出delta并联机构(或称为delta 机器人)
按自由度分类
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（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。（如Stewart机构、双Delta嵌套机构）
• 在Delta原型基础上，研究人员做了很多衍生机型。
FANUC六轴机器人
• 三轴铰接式手腕（专利产品）+delta机器人 • 优点：1、末端增加3个旋转自由度，可以适用更复杂工况 • 2、速度更快每秒2000度的速度拾取、旋转和放置物体 • 缺点：有效负载降低。第一代最大负载0.5kg，目前最大载荷可达6kg。
• 并联机器人组成：一个固定基座、一个具有n自由度的末端执行器以及不少于两条独立的运动链。 • 并联机器人特点：（1）无累积误差，精度较高；（2）驱动装置可置于定平台上或接近定平台的位置，这样运动部分重量轻，速度高，动态响应好；（3）结构紧凑，刚度高，承载能力大；（4）完全对称的并联机构具有较好的各向同性；（5）工作空间较小；
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。

并联机构与并联机器人

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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。
• 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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• 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
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• 并联机器人组成：一个固定基座、一个具有n自由度的末端执行器以及不少于两条独立的运动链。

并联机构与并联机器人

06
并联机器人未来发展趋势与挑战
并联机器人技术的前沿动态
新型驱动技术
随着伺服电机、步进电机等驱动技术的不断发展，并联机器人的运动控制精度和动态响应性能得到显著提升。
传感器融合技术
通过集成多种传感器，如视觉、力矩、位移传感器等，实现并联机器人的多源信息融合，提高其感知和决策能力。
人工智能技术
医疗器械
并联机构在医疗器械领域中也有广泛应用，如手术机器人、康复机器人等。
航空航天
并联机构在航空航天领域中也有应用，如飞行模拟器、航天器姿态调整机构等。
02
并联机器人的基础知识
并联机器人的定义与特点
定义
并联机器人是一种具有至少两个自由度的运动链，通过并联机构实现运动输出的机器人。
特点
评估并联机器人的运动速度和加速度性能。
定位精度与重复定位精度
评估并联机器人的位置精度和重复定位精度。
负载能力
评估并联机器人能够承受的最大负载重量。
05
并联机器人的控制与编程
并联机器人的控制系统
硬件控制系统
包括控制器、传感器、执行器等硬件设备，用于实现机器人的运动控制和位置监测。
软件控制系统
通过编写程序或使用图形化编程工具，实现对并联机器人的运动轨迹规划、控制逻辑设定等功能。
等优点。
运动学特性
并联机构和并联机器人都涉及到运动学分析，包括位置、速度和加速度的计算，以及运动轨迹的规划等。
控制策略
两者都需要采用一定的控制策略来实现对运动的精确控制，包括位置控制、速度控制和力控制等。
并联机构与并联机器人的差异
应用领域
智能化程度
并联机构主要应用于机床、机器人、航空航天等领域，而并联机器人则主要应用于工业自动化、医疗、农业等领域。

并联机器人机构学研究概况

并联机器人机构学研究概况摘要：并联机构是一种闭环机构，其动平台或称末端执行器通过至少2个独立的运动链与机架相联接，必备的要素如下：末端执行器必须具有运动自由度；这种末端执行器通过几个相互关联的运动链或分支与机架相联接；每个分支或运动链由惟一的移动副或转动副驱动。

而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、自重比小、动力性能好、控制容易等一系列优点，并且与传统的串联机构相比，其制造和库存备件成本比相同功能的传统机构低得多，容易组装和模块化，在21世纪将有广阔的发展前景。

本文根据查阅的并联机器人相关的文献，对其运动学、构型、奇异性与工作空间和动力学4个主要的研究方向进行了分析。

目前多种并联构型装备已经被设计和开发出来, 应用的领域涉及机床、机器人、定位装置、娱乐、医疗卫生等。

关键词：并联机构并联机器人研究方向应用中图分类号：TG156Recent Research of Parallel Robot MechanismAbstract:Parallel mechanism is a closed-loop mechanism, and its moving platform or the end of the actuator by at least two independent kinematic chain and frame are connected, the essential elements are as follows: the end of the actuator must be degrees of freedom of movement; The end of the actuator by several interrelated kinematic chain or branch and frame are connected; Each branch or kinematic chain driven by unique mobile vice or rotation. Parallel robot is a kind of new robot, it has great stiffness, carrying capacity is strong, small error, high precision, small weight ratio, good dynamic performance, easy control and a series of advantages, and compared with the traditional serial mechanism, its spare parts manufacturing and inventory cost was much low er than traditional institutions of the same function, easy to assemble and modular, there will be broad prospects for development in the 21st century. According to refer to the related literature of parallel robot, the kinematics and configurations, singularity and work space and dynamics of four main research direction is analyzed. At present many kinds of parallel configuration equipment has been designed and developed, are involved in the application of machine tools, robots, positioning device, entertainment, health care and so on.Key words：Parallel mechanism Parallel robot mechanism Research direction Application0 前言并联机器人虽然经过了几十年的研究，在理论上比较成熟，但是很大程度上是在大学的实验室，真正投入到生产实践中的并联机器人甚少。

并联机器人-习题解答-第11章并联机器人的控制习题解答-20210528

第11章并联机器人的控制习题解答三江学院许兆棠刘远伟11-1. 绘制并联机器人控制系统的组成的示意图，介绍并联机器人控制系统。

解：并联机器人控制系统的组成的示意图：图11-1 并联机器人控制系统的组成并联机器人控制系统：（1）并联机器人本体并联机器人本体由并联机构、动平台上的操作器和驱动系统组成。

1）并联机构并联机构是并联机器人的执行部分的主要部分，通过机构的运动确定动平台及操作器的运动，决定了动平台及操作器自由度、工作空间、奇异位形、主要工作精度等，没有并联机构，就没有并联机器人。

2）操作器操作器是并联机器人的执行机构，除了操作器本身的驱动器控制其运动外，操作器的运动主要取决于动平台的运动。

3）驱动系统驱动系统由驱动器、动力装置和驱动控制器等组成，驱动器和动力装置是驱动系统本体。

驱动系统的形式有液压、气压、电和微驱动系统。

（2）控制系统控制系统由驱动控制系统、计算机硬件和控制软件、输入/输出设备（I/O设备）和传感器组成，如图11-1中虚线框中所示。

1）驱动控制系统驱动控制系统控制驱动器，使驱动器按照操作器的位姿要求工作，为并联机器人提供动力和运动。

2）控制部分计算机硬件和控制软件、输入/输出设备（I/O设备）是控制系统的控制部分，计算机硬件和控制软件组成控制器，通过计算机硬件和控制软件控制驱动器等的运动，并通过传感器的负反馈信息修正驱动器的运动，输入/输出设备（I/O设备）用于输入控制数据和修改控制软件，改变驱动器输出的运动和力的变化的规律；从I/O设备输入的控制数据主要是动平台工作中的位姿数据；驱动器输出的运动和力的变化的规律和要求决定了控制系统的控制规律，也决定了控制软件。

3）传感器传感器为控制系统的传感部分，用于监视操作器或动平台、驱动器和其他工作器件的运动、力和温度等；对操作器或动平台监视的传感器，监视操作器或动平台的位姿、速度和加速度；对驱动器监视的传感器，监视驱动器输出的动力和运动；对其他工作器件监视的传感器，有监视连杆的力的传感器，有监视操作器、动平台和连杆的温度的传感器等；传感器将监视得到的信息负反馈给控制器；没有传感器的并联机器人由人控制；对动平台和操作器没有传感器监视的并联机器人，为并联机器人本体开环控制的并联机器人；对动平台和操作器有传感器监视并有负反馈信息给控制器的并联机器人，为并联机器人本体闭环控制的并联机器人。

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发布日期2010.06.07类别技术资料出处精密机械研发中心张哲志一、前言在机器人发展初期，绝大部分的机器人都是以串联式机构作为载具，将线性轴与旋转轴组合而成，串联式机构是一个开放的运动链，其所有的运动杆件并没有形成一个封闭的结构链，因此机构各轴必须独立控制，并且需搭配编码器与传感器用来提高机构运动时的精准度，串联式机构优点包括：1.工作空间大、2.运动分析较容易、3.可避免驱动轴之间的耦合（coupling）效应。

相反的，并联式机构运动杆件为一个封闭形式的结构链，其优缺点如下：1. 不易有动态误差，精度较高。

2. 运动惯性小。

3. 输出轴大部份承受轴向应力，机器刚性高，结构稳定。

4. 为热对称性结构设计，热变形量较小。

5. 在位置求解上，串联机构正解容易，反解困难，而并联机构正解困难，反解容易。

6. 工作空间较小。

并联式机构的优点可以改善串联式机构传统机器人很难突破的根本限制，例如：机架及运动轴重量太大导致结构弯曲变形，并联机构可避免串联机构所造成的驱动轴累积误差，同时几何误差还能有平均化效果，因此容易达成高精密度。

并联式机构因为结构稳定、精度高等优点，有很大的潜力可以克服前述困难，提供下一代机器人所需的运动机构。

并联式机构最早的应用可追溯至1954年Gough与Whitehall所设计用来检测航空轮胎的机构（图1），1965年Stewart 在其论文所提出的六轴飞行仿真器机构（A platform with six degree of freedom），其并联机构原理仍广泛运用于现今的车辆、飞行驾驶训练仿真器（图2）。

图1 轮胎检测机构图2 飞行仿真器数据源：/数据源：/在20世纪80年代，瑞士洛桑工学院的Clavel首次提出Delta并联机构，该型式机构已被开发为工业机器人，并且广泛运用于产线生产与包装（图3），而在医疗领域，由于定位精度要求较高，同时为了避免因人工操作可能出现的颤抖，所以导入并联微动机器人用于显微外科手术（图4）。

机器人学-并联机构与并联机器人共36页文档

机器人学-并联机构与并联机器人
51、山气日夕佳，飞鸟相与还。 52、木欣欣以向荣，泉涓涓而始流。
53、富贵非吾愿，帝乡不可期。 54、雄发指危冠，猛气冲长缨。 55、土地平旷，屋舍俨然，有良田美池桑竹之属，阡陌交通，鸡犬相闻。
41、学问是异常珍贵Байду номын сангаас东西，从任何源泉吸收都不可耻。——阿卜·日·法拉兹
42、只有在人群中间，才能认识自己。——德国
43、重复别人所说的话，只需要教育；而要挑战别人所说的话，则需要头脑。—— 玛丽·佩蒂博恩·普尔
44、卓越的人一大优点是：在不利与艰难的遭遇里百折不饶。——贝多芬
45、自己的饭量自己知道。——苏联

并联机器人历史

并联机器人历史并联机器人历史、应用及发展浙江理工大学机电研究所李秦川并联机构英文名为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，它的出现可以回溯至20世纪30年代。

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，如图1-1所示；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，如图1-2所示；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，如图1-3所示；三年后，Stewart图1-1 并联娱乐装置图1-2 Pollard的并联机构Figure 1-1 Parallel amusement device Figure 1-2 Pollard’s PM 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，如图1-4所示，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。

从结构上看，Stewart机构的动平台通过六个相同的独立分支与定平台相联接，每个分支中含有一个联接动平台的球铰、一个移动副和一个连接定平台的球铰，为避免绕两个球铰中心连线的自传运动，通常也用一个万向铰来代替其中一个球铰。

1978年，Hunt首次提出把六自由度并联机构作为机器人操作器，由此拉开并联机器人研究的序幕，但在随后的近10年里，并联机器人研究似乎停滞不前。

直到80年代末90年代初，并联机器人才引起了广泛注意，成为国际研究的热点。

在国内，黄真教授在1991年研制出我国第一台六自由度并联机器人样机(图1-5)，在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 (图1-6)，在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。

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