并联机器人的研究现状与发展趋势
并联机器人的研究现状与发展趋势
并联机器人的研究现状与发展趋势近年来，并联机器人的研究与发展取得了显著的进展。
并联机器人是指由多个运动链并联组成的机器人系统，其灵活度和精度相对较高。
本文将从研究现状和发展趋势两个方面探讨并联机器人领域的最新进展。
一、研究现状目前，对并联机器人的研究主要集中在以下几个方面。
1. 动力学建模与控制并联机器人的动力学建模与控制是研究的重点之一。
通过建立准确的动力学模型，可以为控制算法的设计提供依据。
同时，研究者也在探索适用于并联机器人的高效控制策略，以提高系统的运动性能和稳定性。
2. 仿真与优化设计借助计算机仿真技术，研究者可以对并联机器人进行各种仿真实验，并对其性能进行评估和优化设计。
仿真技术不仅提高了研究效率，还能降低实验成本，为机器人设计与控制提供理论依据。
3. 感知与认知并联机器人作为一种高度智能化的机器人系统，对外部环境的感知与认知显得尤为重要。
当前的研究方向主要包括机器视觉、力觉传感、环境感知等方面，旨在提高并联机器人的自主感知和认知能力，以更好地适应复杂的工作环境。
4. 应用研究并联机器人在工业生产、医疗手术、教育培训等领域都有广泛的应用前景。
目前，国内外研究机构和企业已经开始对并联机器人在各个领域的应用进行探索，并取得了一些令人瞩目的成果。
二、发展趋势未来，并联机器人领域有几个明显的发展趋势。
1. 多功能化随着技术的不断进步，未来并联机器人将具备更多的功能。
例如，在医疗领域，可以用于辅助手术、康复治疗等多个方面。
在工业生产中，可以用于灵活制造、装配与搬运等任务。
多功能化将使并联机器人更加灵活、智能，能够适应更多的应用场景。
2. 网络化并联机器人的网络化是未来的趋势之一。
通过与其他机器人、设备的互联互通，可以实现信息的共享与协同。
这将提高机器人的工作效率，加强机器人系统的整体协调能力，进一步推动机器人在实际应用中的普及和发展。
3. 人机协作人机协作是机器人发展的重要方向之一。
未来的并联机器人将具备更高的安全性和智能性，能够与人类进行无缝协作。
并联机器人研究现状
二、并联机器人控制策略的发展趋 势
由于并联机器人所属工作环境的多样 化，在实际的控制过程中．会出现更多的 不确定因素。随着高速高精度并联机器人 的发展和应用．并联机器人的实用性和智 能性将得到进一步提高。在机器人控制中， 各种鲁棒控制方法将变得越来越明显。基 于并联机器人的复杂非线性系统，需要采 用分散控制与鲁棒控制、自适应控制和智 能控制相结合的方法，使并联机器人的研 究不断深入。
３工作空间 工作空间为机器人的操作器端点能达 到的全部点集合．它也是机器人的一个重 要性能指标。影响工作空间的主要因素 是：杆长：由于杆的长度受其自身结构 的限制。其长度必须满足：几何方法是 单个开链终端杆的参考点轨迹。利用球 面将其工作空间的边界构造问题简化为 １ ２个球面的交集问题。在Ｍｕ…ｅ的基础 上．引入了铰链约束。并进行了类似的 工作。因此。在实际应用中。以下问题 更具意义：给出三维空间中姿态角的范 围或姿态参数。给出了一个轨迹，无论 是在相应的工作空间中，ＭｅＬｅＬｅ提出 了一些简化思想，使得这个问题可以通 过两个步骤来解决。 ４奇异形位 国内外学者很早就开始对奇异位形研 究。当移动平台围绕６个杆的交叉点旋 转时，Ｈｕｎｔ发现了奇异的位置。当并联 机构处于奇异位置时，会出现冗余自由度
并联机器人行业调研报告
并联机器人行业调研报告并联机器人是一种具有多个执行机构，可以同时完成多个任务的机器人系统。
与串联机器人相比，它具有更高的生产效率和更广泛的适用性。
在过去的几年中，随着技术的不断进步，一个不断发展的并联机器人行业正逐渐形成。
本文将对该行业进行调研，并就其发展现状、应用领域、市场前景等方面进行分析。
首先，目前并联机器人行业正迅速发展。
随着自动化技术的不断推进和人工智能的不断发展，越来越多的企业开始使用并联机器人来完成生产线上的任务。
与传统的串联机器人相比，它们具有更高的生产速度和更大的木材范围，可以完成更复杂的任务。
并联机器人行业的快速发展为企业提高生产效率提供了更多的选择。
其次，并联机器人在多个领域有着广泛的应用。
目前，它们主要应用于制造业、医疗、服务业等领域。
在制造业中，它们可用于完成产品的组装、搬运、焊接等工作。
在医疗领域，它们可用于手术辅助、康复训练等任务。
在服务业中，它们可用于餐厅服务、接待等工作。
并联机器人在这些领域的应用，不仅提高了工作效率，还减少了人工成本，使得企业更加具有竞争力。
此外，并联机器人行业的市场前景也十分广阔。
根据市场调研机构的数据显示，到2025年，全球并联机器人市场预计将达到数十亿美元。
这一庞大的市场规模将带来巨大的商机。
并联机器人行业的发展也将推动相关行业的进步，如传感器技术、控制算法等领域将会得到更多的关注和投资。
然而，并联机器人行业也面临一些挑战和问题。
首先，技术的不断进步和竞争的加剧，使得并联机器人的性能要求不断提高。
企业需要投入更多的研发资源来提升产品的竞争力。
此外，由于并联机器人的复杂性，其维护和运维成本也相对较高，这也是企业在选择使用并联机器人时需要考虑的问题之一。
综上所述，随着自动化技术的不断进步，并联机器人行业正迅速发展。
其在制造业、医疗、服务业等领域有着广泛的应用，市场前景广阔。
然而，该行业也面临一些挑战和问题。
未来，我们可以预见并联机器人将在更多领域中发挥重要作用，并推动相关技术的发展。
并联机器人的研究和应用进展
并联机器人的研究和应用进展随着科学技术的不断进步，机器人技术也日新月异。
其中，并联机器人作为机器人技术的一个重要分支，在各个领域中发挥着越来越重要的作用。
本文将探讨并联机器人的研究和应用进展，以展示这一领域的最新成就和前景。
## 1. 简介并联机器人，又称并联机构机器人，是一类具有多个执行器连接到同一终端执行器的机器人系统。
这种机器人具有独特的机构和控制方法，使其在许多应用领域中具有广泛的潜力。
现在，让我们深入探讨并联机器人技术的研究和应用进展。
## 2. 研究进展### 2.1 动力学建模在并联机器人的研究领域，动力学建模一直是一个重要的课题。
近年来，研究人员取得了显著的进展，以更好地理解这些机器人系统的动力学特性。
通过精确的数学建模和仿真，他们能够优化控制算法，提高机器人的性能和精度。
### 2.2 传感技术传感技术在并联机器人的应用中起着关键作用。
随着传感器技术的不断改进，机器人可以更好地感知其周围环境，实现更高级别的自主操作。
视觉、力觉和红外传感器等先进传感器的应用使机器人更加适应各种任务，包括协作制造和医疗手术。
### 2.3 控制方法并联机器人的控制方法也在不断发展。
传统的PID控制方法已被更先进的控制算法所取代，如模糊逻辑控制、神经网络控制和强化学习等。
这些新方法使机器人在复杂任务中表现更加出色，提高了其自主性和适应性。
### 2.4 软硬件集成随着计算机和机器人硬件的不断进步，软硬件集成变得更加紧密。
现代并联机器人系统通常使用高性能计算机和实时控制器，以确保其在高速、高精度任务中的卓越性能。
这种集成有助于机器人更好地理解和适应其环境。
## 3. 应用领域### 3.1 制造业在制造业中，并联机器人被广泛应用于装配、焊接、涂装和零部件处理等任务。
它们的高精度和快速执行能力使其成为自动化生产线的重要组成部分。
### 3.2 医疗领域在医疗领域，机器人手术已经成为常规。
并联机器人的高精度和稳定性使其能够执行微创手术，减少患者的恢复时间和风险。
2024年并联机器人市场需求分析
2024年并联机器人市场需求分析引言随着科技的不断发展，机器人技术被广泛应用于各个领域，其中并联机器人作为一种高精度、高稳定性的机器人系统，逐渐受到市场关注。
本文将对并联机器人市场需求进行分析。
市场概览近年来，全球机器人市场呈现快速增长的趋势。
并联机器人作为其中的重要品类，具备卓越的灵活性和高精度的工作能力，在制造业、医疗、航空航天等领域得到广泛应用。
根据市场研究公司的报告，全球并联机器人市场规模预计在未来几年稳步增长。
市场驱动因素1. 制造业自动化需求制造业是并联机器人的主要应用领域之一。
随着制造业对自动化生产的需求增长，对高精度、高速度的机器人系统的需求也在增加。
并联机器人具备卓越的运动控制和协作能力，能够满足制造业生产线上的各种工艺要求。
2. 医疗行业发展随着人口老龄化趋势的加剧，医疗行业对机器人技术的需求不断增加。
并联机器人在手术过程中具备高精度、稳定性好的特点，能够提高手术操作的精准度和安全性。
同时，机器人还可以减轻医护人员的工作负担，提高医疗效率。
3. 航空航天领域需求在航空航天领域，对高精度、高可靠性的机器人系统的需求非常迫切。
并联机器人能够胜任复杂的航空器部件装配任务，提高生产效率和质量。
此外，机器人还可以用于航空器的维修和保养，减少人工操作的风险。
市场挑战1. 技术复杂性并联机器人的设计和控制对技术要求较高，需要具备机械、电子、控制等多个领域的专业知识。
这给制造商和研发团队带来了挑战。
2. 成本高昂与传统的串联机器人相比，并联机器人的成本更高。
其中包括硬件设备、软件开发、维护和培训等方面的费用，这限制了一些中小型企业的采购能力。
市场前景与机遇并联机器人作为一种新兴的机器人技术，具有广阔的市场前景和发展机遇。
- 制造业自动化需求持续增长，为并联机器人市场提供了巨大的机遇。
- 医疗行业和航空航天领域对机器人技术的需求将继续增长，这将推动并联机器人应用进一步扩大。
总结并联机器人市场需求正蓬勃发展，受制造业自动化需求增长、医疗行业发展和航空航天领域需求推动。
Delta系列并联机器人研究进展与现状
二、现状
目前，Delta系列并联机器人的研究主要集中在机构设计、运动学和动力学 分析、控制策略和实验研究等方面。在机构设计方面，研究人员通过对Delta机 器人的结构和运动特点进行分析和优化，提出了多种新型的Delta机器人机构。 在运动学和动力学分析方面，研究人员利用计算机进行模拟和仿真，对Delta机 器人的运动性能和动力学特性进行了深入探讨。
一、研究背景
并联机器人的研究可以追溯到20世纪60年代，当时美国科学家 J.C.Mckinstry提出了一种基于并联机构的机器人设计方法。到了20世纪90年代， 随着计算机技术和机械制造技术的不断发展，并联机器人的研究和应用开始受到 广泛。Delta系列并联机器人作为一种常见的并联机器人，具有高速度、高精度 和高效率等特点，因此在现代工业中得到了广泛应用。
在控制策略方面，研究人员采用各种先进的控制方法，如PID控制、鲁棒控 制和自适应控制等，以提高Delta机器人的控制精度和稳定性。在实验研究方面， 研究人员对Delta机器人的各种性能指标进行测试和评估，以验证其在实际应用 中的效果。
此外，Delta系列并联机器人还在许多领域得到了应用，如装配、搬运、包 装和检测等。由于Delta机器人具有高速度和高精度等特点，因此在生产线上可 以大大提高生产效率和产品质量。例如，在电子制造领域，Delta机器人可以快 速准确地装配和搬运电子部件，从而提高生产效率和质量。在食品包装领域， Delta机器人可以高效地包装各种食品，从而提高生产效率和市场竞争力。
此外，Delta机器人的成本较高，对于一些中小型企业来说，引入Delta机器 人可能会增加生产成本。最后，Delta机器人的应用领域还需要进一步拓展，以 适应更多的生产环境和生产需求。
四、展望
并联机器人研究的进展与现状
文章编号 2 2 2并联机器人研究的进展与现状Ξ陈学生陈在礼孔民秀哈尔滨工业大学机械电子工程教研室哈尔滨摘要 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 世纪将有广阔的发展前景∀本文根据掌握的大量并联机器人文献 对其在运动学!动力学!机构性能分析等方面的主要研究成果!进展以及尚未解决的问题进行了阐述∀关键词 并联机器人 运动学 动力学中图分类号 ×° 文献标识码ΡΕΧΕΝΤΔΕςΕΛΟΠΜΕΝΤΑΝΔΧΥΡΡΕΝΤΣΤΑΤΥΣΟΦΣΤΕΩΑΡΤΠΛΑΤΦΟΡΜΡΕΣΕΑΡΧΗ≤ ∞ ÷∏ 2 ≤ ∞ 2 2¬ ∏ΜεχηανισμΕλεχτρονιχΕνγινεερινγσπεχιαλτψ ΗαρβινΙνστιτυτεοφΤεχηνολογψΑβστραχτ × √ ∏ ∏ ≥ • ∏ ∏ ∏Κεψωορδσ1引言 Ιντροδυχτιον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机器人在应用上构成互补关系 因而扩大了整个机器人的应用领域∀并联机器人可以作为航天上的飞船对接器!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∀近年来还研究将它用作虚拟 轴加工中心 以及毫米级的微型机器人等 可以预见这类机器人在 世纪将有广阔的发展前景∀它的复杂的机构学问题属于空间多自由度多环并联机构学理论这一新分支 这项理论是随着并联机器人研究而发展起来的 他不仅直接针对并联机器人 对于随机器人高技术发展起来的多机器人协调!多足步行机!多指多关节高灵活手爪等构成的并联多环机构学问题 都具有十分重要的指导意义∀最早在 年≥ 提出利用 自由度并联机构作为飞行模拟器用于训练飞行员≈ ∀从结构上看 他使用 根支杆将上下两平台连接而成 根支杆都可以独立的自由伸缩 分别用球铰和虎克铰与上下平台连接 这样上下平台就可以进行 个独立运动 具有六个自由度 称为≥ 平台 图 是典型的 2 的≥ 平台机构∀ 年澳大利亚著名机构学教授 ∏ 提出 可以应用 自由度的≥ 2 平台机构作为机器人机构≈ ∀到 年代中期 国际上研究并联机器人的人还寥寥无几 仅有 ⁄ 2 !∞ !ƒ !≠ ! !⁄∏ !× 等数人 出的成果也不多∀到 年代末特别是 年代以来 并联机器人才被广为注意 并成了新的热点 许多大型会议均设多个专题讨论 国际上的著名学者有• 2 ! ! !ƒ ! ! !≥∏ 2 ! ! ∏ 等∀仅 年就有 多篇这方面的文章发表∀本文将根据掌握的大量并联机器人文献 对其在运动学!动力学!机构性能分析等方面的主要研究成果!进展进行阐述 并以此来确定并联机第 卷第 期 年 月机器人ΡΟΒΟΤ∂≥Ξ收稿日期器人的研究趋势和这一领域尚未解决的问题∀图 典型的 2≥°≥并联机构ƒ × 2≥°≥2 运动学 Κινεματιχσ运动学研究内容包括位置正解!逆解∀速度!加速度分析两部分内容∀位置正解就是给定 根杆长 确定平台的位姿∀位置逆解就是给定平台的位姿 确定 根杆长∀与串联机器人相反 并联机器人位置逆解比较容易 而正解非常复杂∀在上下平台带有 和个不同连接点的特定的结构被指定为 ∗ 型≥ 平台机构 最简单的就是 2 型 八面体结构 而一般的就是 2 型≥平台机构∀2 1 位置正解世纪 年代后期到 年代中期 位置正解在≥ 平台机构研究领域处于核心的位置∀机构学研究者一开始就从数值解法和解析解法两个方向展开大量的研究 并取得了一系列进展∀2 1 1 位置正解的数值解法数值解法数学模型简单 可以求解任何并联机构 但是不能求得机构的所有位置解∀学者们使用了多种降维搜索算法 来获得位置正解∀他们通过几何的和算法的手段 把问题简化成为 个方程组的求解 通过 维搜索得到了全部的实数解≈ ∗ ∀ 2和°2≤ ≈也提出了找到所有实数解的一维搜索算法∀这一算法是通过一条假想的可变长度的连杆临时取代普通 2 平台机构的一条连杆把它变成 2 平台机构 通过文献≈ 的特殊方法求解修改后的结构并在加上最初移走的连杆的约束 从而求得全部的实数解∀⁄ ∏ 和∏ ∏ 提出了预测∗校正算法 这一方法使用一有效的 维搜索法从纯几何角度考虑捕捉实数解≈ ∀数值算法中牛顿2辛普森法是一类计算效率较高的算法∀ 改进的牛顿2辛普森法 在主频 兆赫的 ⁄÷处理器上运行一次正解迭代需 2毫秒≈ ∀ ∏ ∏的经典牛顿2辛普森法在主频 兆赫的° ∏ 计算机上计算 自由度并联机构位置正解 次迭代大约要 毫秒∀他指出对于 自由度的≥ 平台机构 计算时间大约会是 倍 即 毫秒≈ ∀ 的经典牛顿2辛普森法 在≥ 2 工作站上计算正解 经次迭代 大约需 毫秒≈ ∀以上所有的数值方法仅在寻找实数解是有用的对应于实际的结构 不能用于预测所有解的个数∀为了获得所有的解必须在复数域内确定方程的解∀√ 提出了实现这一目标的最成功的数值解法 他以多边形系统形式给出了公式表达式 通过的方法来求解≈∀在复数域内找到了个解 他得出结论是一般情况的解个数上限是 后来这个结论由下面讨论的分析方法证实了∀年代 国内学者们也进行了大量的研究∀燕山大学的黄真等对 2≥°≥机构通过部分输入转换的方法 将该机构的位置正解问题由六维降为三维 经巧妙的数学处理 直接得出了速度!加速度反解表达式 从而简化了机构的运动分析≈ ∀西南交大陈永等提出了一种基于同伦函数的新迭代法 不需选取初值并可求出全部解≈ ∀该方法用于求解一般的 2≥°≥并联机构的位置正解 较方便的求出了全部 组解∀华中理工的李维嘉采用虚拟连杆 将难于求正解!甚至无法求正解的机构简化成与之相近的!易于求正解的的 2 结构形式 把得出的 2 型的正解 作为求这类机构正解的初始值 通过极少次迭代 得出了其正解的全部精确值≈ ∀工程兵工程学院刘安心等研究了上下平台均不为平面的最一般 2≥°≥并联机构位置正解∀他建立了含六个变量的位置正解方程组 利用四元齐次化法 跟踪 条同伦路径 求出了全部 组位置正解≈ ∀国内研究关于计算时间还没有文献提到∀2 1 2 位置正解的解析解法解析解法能够求得全部的解 输入输出的误差效应可以定量地表示出来 并可以避免奇异问题 在理论和应用上都有重要的意义∀国内外学者求解正解的解析解 都是采用从特殊构型到一般构型的思路进行的∀求解特殊构型是从上!下平台的铰链点至少有一个少于 的较简单的特殊构型开始的∀国外学者求解大致有三种方法∀第一种是基于球面 杆机构第 卷第 期陈学生等 并联机器人研究的进展与现状输入输出方程进行的∀最初用来求解 2 型并联机构位置正解 后来又拓展到更复杂的情况 如 2 2 2 等≈ ∗ ∀第二种方法是 先去掉上平台 然后确定支杆与上平台结合点的轨迹 最后使用上平台的形状作为约束条件 推导出正解方程并进一步化简≈ ∗ ∀第三种方法与第二种略有不同 是将整个结构的一个分支转化为等价的串联机构 再加上其余分支对其关节角度的约束来获得方程≈ ∗ ∀应用这些特殊的方法 求出了从最简单的 2 到复杂一些的 2 ! 2 等机构的封闭形式位置正解∀最复杂的情况最多有 组解∀还有一些学者研究发现 当上平台或下平台各自的铰链点具有共线性以及上下平台铰链点构成的多边形具有部分相似性时 正解求解也相对容易些 并给出了相应的正解解析解≈ ∗ ∀ƒ ∏ 和 在前人分析结果和结论的基础上 按照不同的结合方式 详细化分了≥ 平台机构的所有 ∗ 型 根据带有最大可能解的数目 列举了相应的 种结构类型≈ ∀国内正解解析解研究主要是北京邮电大学机械学研究所进行的∀ 年代末 研究人员开始了并联机器人机构位移分析的工作∀他们从简单!特殊的并联机构开始 首次获得 2×°≥! 2 ≥°≥台体机构位置正解∀随后又分别获得 2 型! 2 型机构! 2 台体机构! 2 型机构和 2 型! 2 型机构位置正解 并验证了机构解的数目≈ ∀ 年末 文福安!李静宜和梁崇高在借鉴前人经验的基础上 用坐标点描述机构平台在空间的位姿 用基本距离和相对位置系数描述机构的结构参数 利用计算机代数系统 ∞2⁄ ≤∞! ∏ × 和 作为有力工具 终于推导出了一般 2 平台机构的一元高次的输出方程≈ ∀在解决并联机器人机构位移分析这一重要课题上 中国人走在了世界的前列∀此外 北京工业大学的饶青等利用机构的几何等同性原理建立正解的基本方程 最后推导出了一个 阶的一元位移输入输出方程 从而得到了封闭正解≈ ∀研究者们的结果都得出正解最多有 组解 但是到目前为止 还没有发现具有 组实数解的并联机构∀≥ 和° 研究的 2≥≥耦合器曲线与≥ 平台机构装配模式的一致性可能是很有希望的出发点≈ ∀2 1 3位置正解的其他解法在线控制要求 首先在所有可能解中 一个满足实际情况的解能明确确定 然后求解的速度要足够快∀为满足这两方面的要求 学者们一方面利用附加传感器来解决解的不确定问题 另一方面采用解耦和线性化方法加快计算速度≈ ∗ ∀还有一些学者 如 和 等探索了神经网络方法 来求≥ 平台机器人的位置正解≈ ∀神经网络通过利用逆解结果训练学习 实现从关节变量空间到机器人工作空间的复杂非线性映射关系 避免了求解位置正解时公式推导和编程计算等繁杂的过程 故求解计算简单∀加之神经网络计算有并行特点 使得利用∂ ≥ 技术制造ƒ °求解器成为可能 从而可以达到更高的求解速度 从根本上解决ƒ °的实时求解 因此是一种很有前途的方法∀但多解性问题 奇异性还没有解决 有待进一步研究∀2 2速度和加速度分析速度和加速度分析 最早是在ƒ 和 的文献中见到≈ ∀他们研究发现≥ 平台机构力的正变换是直接的线性映射关系 可以用 ≅ 矩阵 表示∀其实就是传统意义的雅可比矩阵∀ƒ 通过 的线性变换 导出了逆速度运动学公式 通过 的转置获得了正向运动速度运动学∀加速度运动学也可以类似的处理得到∀由于速度运动学能直接用于微分运动 和 已经将它用于关节的精度分析≈ ∀燕山大学黄真教授利用影响系数法对并联机构的速度加速度进行了分析≈ ∀机构的一阶影响系数就是传统意义的雅可比矩阵∀影响系数法能够以简单的显式表达式表示机构的速度!加速度!误差和受力等 另外还可以从分析影响系数矩阵入手 深入分析机构的一些性能 如奇异性!驱动空间与工作空间的映射!灵活度!各向同性及可操作度等∀而影响系数矩阵本身计算比简单 因此影响系数法是一种较好的机构分析方法∀3动力学与控制 Δψναμιχσανδχοντρολ 与大量的运动学文献相比 关于动力学的文献相对要少得多∀早期进行动力学的讨论是ƒ 和 在忽略连杆的惯性和关节的摩擦后 得出了≥ 机器人的动力学方程≈ ∀≥∏ 通过分析关节约束反力的方法分析了≥ 机器人的逆动力学方程 但是文献中缺乏动力学条件的详细推导≈ ∀⁄ 和≠ 通过 2∞∏ 法 在假定关节无摩擦 各支杆为不对称的细杆 即重心在轴上且饶轴向的转动惯量可以忽略 条件下 完成了≥ 2 机器人的逆动力学分析≈ ∀ 和 ∏在简化机器人 年 月了机构的几何和惯性分布后 推导出了机器人的 2 方程≈ ∗ ∀ 分析了≥ 机器人腿的惯性对动力性能影响≈ ∀对于具有一般结构和惯量分布的≥ 机器人 ⁄ ∏ 和 ∏ ∏ 推导出了完整的逆动力学方程 并利用 2∞∏2 法建立了一个高效的算法 能够很好的应用于并联机器人的动力学计算≈ ∀他们运用此法 得出了 2 °≥和 2°≥≥型≥ 机器人封闭的动力学方程≈ ∀ 指出由于机构结构的并联特点 并行计算方案可以很好的应用到并联机构的计算问题中去≈ ∀任务空间的动力学公式利用 2∞∏ 法 将能够很好的用于一般的并联机器人 也可以用于其他类型的并联机器人∀≥ 平台机器人的控制也很少有文献报道 几乎是尚未解决的领域∀现有的试验样机也都是把各个自由度当成完全独立的系统 采用传统的° ⁄控制 控制效果不够理想∀为使并联机器人能进入实际应用阶段 对其控制理论!控制系统与技术还需做进一步深入的研究∀即截至目前 关于并联机器人的动力学和控制研究还没有完全开展起来∀尽管机器人完整的动力学公式已经有了 但关于他的动力特性的结论很少∀现在也还没有研究出能够充分利用并联结构特点的控制策略∀4机构性能分析 Μεχηανισμπερφορμανχεσαναλψσισ4 1奇异形位分析当机器人机构处于某些特定的形位时 其雅可比矩阵成为奇异阵 行列式为零 这时机构的速度反解不存在 机构的这种形位就称为奇异形位∀当并联机构处于奇异形位时 其操作平台具有多余的自由度 机构将失去控制 因此在设计和应用并联机器人时应避开奇异形位∀实际上 机器人不但应该避开奇异形位 而且也应该避免在奇异形位附近的区域 因为当机器人工作在奇异形位附近时 其运动传递性能也很差∀因此奇异形位分析对机器人的应用具有重要意义∀机构的奇异形位可以通过分析机构的雅可比矩阵行列式等于零的条件求的 ƒ 和曲义远等发现≥ 平台机构的奇异形位是上平台相对下平台转过 度的位置≈ ∀ 等通过机构的速度约束方程 把并联机构的奇异形位分为边界奇异!局部奇异和结构奇异三种形式≈ ∗ ∀另一种有效的方法是 线几何法 它通过线丛和线汇的特性来判别机构的奇异形位 直观且能找出所有的奇异形位≈ ∀要完整的描述奇异形位的特征 就必须在≥ 2 机器人六维的任务空间中 参数化的表示出整个奇异超曲面∀只有这样才有可能描述出由奇异超曲面分割的工作空间各区域的边界 进而描绘出奇异点在工作空间中限制机构可控性的程度∀但这样的描述非常困难 目前还没有文献发表∀在应用中的实际问题是如何在执行任务时规划出路径避开奇异区域∀更普遍的是在两位置点中间规划出能够避开奇异区域的路径∀ 等通过在奇异区域附近重新构造一预先规划的路径 从而避开了≥ 平台的奇异点≈ ∀⁄ ∏ 和 ∏ ∏ 用公式表述了≥ 平台机构的无奇异点的路径规划问题 提出了在工作空间中规划理想路径的策略≈ ∀然而判断符合其策略的理想路径的存在性问题还没有严格的准则可用∀奇异形位的影响及避免问题 其它并联机器人与≥ 平台机器人在概念上是相似的∀4 2误差分析和补偿机器人的操作精度是衡量机器人工作质量优劣的主要指标之一∀并联机构的实际位姿与指令位姿间的偏差 称为并联机构的位姿误差∀由于并联机构属于空间并联闭链机构 误差分析相当困难 尚需探讨的问题还比较多 实际应用的理论和方法就更少了∀关于并联机器人误差分析的文献也相当有限∀佛罗里达大西洋大学的机器人中心的 ∏ ! 和• 等进行了一些研究∀ 年 • 和 分析了加工误差!安装误差和连杆偏置对机器人精度的影响 并提出采用参数识别 进行误差补偿≈ ∀ 年 ∏ 利用附加传感器 实现了并联机器人的自校准系统≈ ∀国内 东北大学的邹豪!王启义等从并联机构与串联机构的运动学等效出发 提出了并联机构位姿误差放大因子分析法≈ ∀位姿误差因子能对误差定量分析 可用于机构参数优化和结构精度分析∀燕山大学的黄真和杨建中利用影响系数法分析了机构的误差 并开发出了并联式机器人误差补偿器≈ ∀这个补偿器的原理是 等于 年提出的∀4 3工作空间及灵活度分析工作空间是并联机器人的工作区域 是衡量机器人性能的重要指标 根据操作器工作时的位姿特点 工作空间可分为可达工作空间和灵活工作空间≈ ∀可达工作空间是指操作器上某一参考点可以到达的所有点的集合 他不考虑操作器的位姿∀灵第 卷第 期陈学生等 并联机器人研究的进展与现状活工作空间是指操作器上某一参考点可以从任何方向到达的点的集合∀并联机器人工作空间的解析求解是一个非常复杂的问题 它在很大程度上依赖于机构位置解的研究成果 至今仍没有完善的方法 这一方面的文献也有限∀对于比较简单的平面并联机器人工作空间可以解析表达≈ ∗ 而对于空间并联机器人 目前还只有数值解法≈ ∀ƒ 采用固定 个位姿参数中的 个姿态参数和一个位置参数 而让其他两个变换研究了 自由度并联机器人的工作空间≈ ∀ 则利用圆弧相交的方法来确定 自由度并联机器人的定姿态工作空间 并给出了工作空间的 维表示 此法以求工作空间的边界为目的 效率较高 且可以直接计算工作空间的体积≈ ∀ 等同时考虑到各关节转角的约束!各杆长的约束和机构各构件的干涉来确定并联机器人的工作空间 且采用数值积分的方法计算工作空间的体积 比较接近实际≈ ∀除了找到工作空间 一个实际的应用问题是确认工作空间对任务轨迹的包容性问题∀对此 在定姿态直线运动和位置随姿态角线性变化的直线运动两种情况下进行了阐述 它的方法对前者是精确的 对于后者则是近似处理的≈ ∀当机器人机构接近奇异形位时 其雅可比矩阵将成为病态矩阵 此时雅可比矩阵的逆矩阵精度降低 从而使得机构的输入与输出运动之间的传递关系失真 衡量这种失真程度的指标就是灵巧度∀≥ 2 ∏ 等提出了采用雅可比矩阵的条件数来作为机器人的灵巧度≈ ∀它是大于或等于 的实数∀当条件数等于 时 机构处于最佳的运动传递性能 称机构的这一形位为运动学各向同性∀当雅可比矩阵的条件数是无穷大时 机构处于奇异位形∀≠ 则将雅可比矩阵与其转置的乘积的行列式的值定义为机器人的可操作度 用来衡量操作器的灵巧性≈ ∀当机构处于非奇异形位时 可操作度就是雅科比矩阵的行列式的值 当机构处于奇异形位时 可操作度为 ∀实绞上由于矩阵行列式的值并不能代表矩阵求逆的精度和稳定性 用可操作度衡量机构的灵巧性有一定的缺陷∀矩阵的条件数定量的表示矩阵求逆的精度和稳定性 因此用矩阵条件数来表示机器人的灵巧性比较合理≈ ∀≥ 平台机器人工作空间和灵巧度分析的主要难点在机器人位置和姿态具有强烈的耦合性∀在六维空间完整的描述工作空间的边界仅仅只是可能的 因为六维空间很难建立 更难实际应用于设计∀实际应用中 以下几个问题更具有实际意义 给定姿态参数 或者在三维空间给定姿态角的范围 机器人的位置工作空间 是什么给定位置参数 或者在三维空间给定位置参数的范围 机器人的定向能力 是什么给定一条轨迹 它是否都在工作空间之内 此问题与奇异性分析相联系更好 因为实际上工作空间被奇异超曲面分成了几个部分 无法完全使用∀这是关于工作空间的三个极富挑战性的分析问题 相应的工作空间综合问题就是 确定≥ 平台机器人的运动学几何结构 使得在给定的三维区域内 机器人非奇异的工作空间部分具有给定的边界 同时具有给定的定向能力∀这是关于≥ 机器人的困难而又吸引人的设计题目 必将吸引研究者们向着优化设计的方向努力探索∀ 在这方面已经提出了一种值得称道的方法 他在做出一些简化假设后 把这一问题分成两步解决≈ ∀首先在参数空间确定出满足工作空间要求的可行域 然后在可行域中利用数值方法搜索最优解∀她已经将这一方法应用到机器人工作空间的综合问题上了≈ ∀该机器人所需的工作空间是由一系列的空间点和线段给定的∀这一方法如果可以推广 将可望实现≥ 2 机器人真正的工作空间优化综合∀5一些尚未解决的问题 Σομεοπενπροβλεμσ 纵观并联机器人的文献 可以清楚地看到 对于运动学静力学已经作了大量的工作 研究的比较清楚了 对动力学和控制研究的较少 对于奇异形位!工作空间和灵巧度分析 许多问题已经有了不完整的答案 对于系统性的设计并联机器人也少有研究 这方面的研究对于发挥并联机器人的潜在能力至关重要∀以下是并联机器人研究领域一些尚未解决的问题∀他们也很可能在近期引起人们的研究兴趣∀在动力学与控制方面探索特殊的控制策略 使其能够充分利用机构的并联特性 提高性能推导出并联机器人系统关于能控性与能观性的理论结果探索力冗余度≥ 平台机器人的冗余度解决方案∀机器人 年 月在工作空间和奇异性方面提出一种详尽而又易于使用的工作空间的描述方法建立各种奇异性特征的完整描述研究各种奇异性对工作空间的分割情况≥ 平台机器人的工作空间综合给定末端位姿 非奇异路径存在性判定准则的建立在设计方面基于良性工作空间 2 的≥ 机器人的运动学优化综合 开发力冗余度并联机器人 并研究其特性比较冗余度与非冗余度并联机器人的性能优劣 分析冗余度代价 ∏ ∀6结论 Χονχλυσιον并联机器人作为一种全新的机器人 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机器人在应用上构成互补关系 这类机器人在 世纪将有广阔的发展前景∀本文根据掌握的大量并联机器人文献 对其在运动学!动力学!机构性能分析等方面的主要研究成果!进展以及尚未解决的问题进行了阐述∀参考文献 Ρεφερενχεσ≈ ≥ ⁄ ¬ ° ∞ ° 180≈ ∏ ≤ ° ¬≈ ≤ ° 2≤ ∂ ≈ ≤ ° 2≤ ∂ ° ∞∞∞ ≤ 2√ °≈ 2 ∏ ∂ ∞ ° ≥ × 2 ⁄ 2≈ ≤ ° 2≤ ∂ × ≥ ∞ ⁄≈ ≤ ° 2≤ ∂ × ≥ ∞ ⁄≈ ⁄ ∏ ∏ ∏ ×≥ × 31≈ ° ⁄ • ∏ ∏ ≥ ≥ 13≈ ∏ ∏ ×∏ ≥ √ 2 ∏ ≥13≈ ° ° ∏ ∏ ∏2° ≤ √≈ √ × ≥ ∞ ⁄≈ ≥ √ ° ≥ ∏ ≤ ∏ ∞ ≥ ° ° 2 ∞ ≤≈ 黄真 孔宪文 2≥°≥并联机器人机构运动分析 东北重型机械学院学报 16≈ 陈永 严静 同伦迭代法及应用于一般 2≥°≥并联机器人机构正位置问题 机械科学与技术 16≈ 李维嘉 六自由度并联运动机构正向解的研究 华中理工大学学报 25≈ 刘安心 杨廷力 求一般 2≥°≥并联机器人机构的全部位置正解 机械科学与技术 15≈ ⁄∏ ≥ 6≈ • ⁄∏ × ≥ ∞ ⁄ 114≈ • ≤ ≤⁄ ⁄∏ × ≥ ∞ ⁄ 116≈ ≤ ° 2≤ ∂ × 25≈ ∏ ° • ∏ ∂ ∞∞∞× ∏26≈ ∏ ∂ • × ≥ ∞ ⁄ 114≈ ° 11≈ ≤ ÷ ≥ ≥ × ≥ ∞ ⁄ 116≈ ± ≥ √ ⁄ ∞ ≥•∞ ° ∞ 2 209 ° ≤≈ ≤ × ≥ ∞ ⁄ 117≈ ≤ ° 2≤ ∂ ≤ ≥ 2 ƒ× ≥ 2 ∏ × ° ∏ 2≈ ≤ ° 2≤ ∂ × ≥ ∞ ⁄ 115≈ ≤ ° 2≤ ∂ × 28≈ ∏ • × ≥ ∞ ⁄ 116≈ • × 29≈ ≤2 ≥ ≥ ° ∞∞∞ ≤ ∏≈ ∏ • ≥ ≥ 2 ≥ ∞2≈ ≠ ° ≤ × 29≈ ≥ √ ≥∂ • ∏ ° ×29≈ ƒ ∏ e ≤ ⁄ × 30≈ 文福安 梁崇高 廖启征 并联机器人机构位置正解 中国机械工程 10≈ 文福安 李静宜 梁崇高 一般 2 型平台并联机器人机构位置正第 卷第 期陈学生等 并联机器人研究的进展与现状。
2024年并联机器人市场分析现状
2024年并联机器人市场分析现状引言并联机器人是一种在机器人领域内逐渐崭露头角的技术，其具备高精度的运动控制能力和灵活多变的工作空间。
由于其在多个领域中的广泛应用，如制造业、医疗领域和服务行业等，使得并联机器人市场呈现出迅速发展的趋势。
本文将对并联机器人市场的现状进行分析，并探讨市场的发展趋势。
市场规模分析近年来，并联机器人市场呈现出良好的增长势头。
根据市场研究机构的数据显示，全球并联机器人市场规模在过去五年间以每年平均15%的速度增长。
预计到2025年，全球并联机器人市场规模将达到200亿美元。
应用领域分析制造业制造业是并联机器人市场的主要应用领域之一。
在制造业中，并联机器人可以实现高精度、高速度的零部件组装，提高生产效率和产品质量。
尤其是在汽车制造业和电子产品制造业中，并联机器人的应用已经取得了显著成果。
医疗领域并联机器人在医疗领域中也得到了广泛的应用。
例如，在手术领域中，通过使用并联机器人进行精细的手术操作，可以减小手术风险和创伤。
此外，医疗机器人还可以用于康复训练和辅助护理等方面。
服务行业随着人口老龄化问题的日益突出，服务行业对于并联机器人的需求也在增加。
并联机器人能够代替人工从事繁重、危险或重复性工作，如物流搬运、餐饮服务等。
这不仅提高了工作效率，还减轻了劳动力压力。
市场竞争格局分析并联机器人市场竞争格局相对较为集中，少数几家企业占据了市场的主导地位。
这些企业通常具备较强的技术研发实力和生产能力，在产品质量和性能上具备竞争优势。
此外，由于并联机器人技术的复杂性，进入门槛较高，新进入者在市场上的竞争力较弱。
市场发展趋势分析技术创新驱动市场发展随着科技的不断进步，新一代的并联机器人产品不断涌现。
新技术的应用，如人工智能、传感技术和虚拟现实等，为并联机器人市场带来了更多的机会和挑战。
技术创新将继续推动市场的发展。
个性化定制需求增加随着制造业的发展，个性化定制的需求日益增加。
并联机器人具备高度灵活性和可编程性，可以满足不同用户的个性化定制需求。
2023年并联机器人行业市场分析现状
2023年并联机器人行业市场分析现状并联机器人行业是现代智能制造领域的一个重要分支，随着智能化和自动化的发展，该行业在近年来取得了快速增长。
本文将对并联机器人行业市场进行分析，包括市场规模、竞争现状、技术发展等方面。
一、市场规模并联机器人行业市场规模逐年增长。
根据市场研究公司的数据，2019年全球并联机器人市场规模达到了200亿美元，预计到2025年将达到500亿美元。
我国市场规模也在逐年扩大，2019年我国并联机器人市场规模达到30亿美元，预计到2025年将达到100亿美元。
二、市场需求随着工业制造业的转型升级以及劳动力成本的上升，市场对于智能化、自动化生产设备的需求不断增加。
并联机器人作为一种具有高效、灵活、精准等特点的自动化设备，受到了众多制造业企业的青睐。
尤其是在汽车制造、电子制造、物流仓储等行业，对并联机器人的需求更为迫切。
三、竞争现状并联机器人行业市场竞争激烈。
目前市场上主要的并联机器人厂商有ABB、KUKA、FANUC、YASKAWA等国际知名企业，以及我国的川崎机器人、企敏机器人等。
这些企业在技术研发、产品质量、市场拓展等方面都具有一定的竞争优势，形成了一定的市场格局。
四、技术发展并联机器人技术在近年来得到了快速发展。
从传统的液压驱动到现在的电动驱动，从单个机器人到机器人集群，从粗放型到精细型，技术不断进步，应用范围也在不断扩大。
并联机器人在柔性制造、高精度加工、协作式作业等方面具有显著的优势，并且也在人工智能、视觉识别、传感器技术等领域有了很大的突破。
五、市场前景并联机器人行业有着广阔的市场前景。
随着工业智能化程度的提高，人工智能、物联网等技术的不断应用，以及我国政府对于制造业转型升级的大力支持，将进一步推动并联机器人行业的发展。
同时，随着机器人技术的不断革新和成本的降低，将有更多的制造业企业选择引入并联机器人进行设备自动化、生产线升级，以提高生产效率和产品质量。
总结起来，当前并联机器人行业市场规模不断扩大，市场需求持续增长，市场竞争激烈，技术发展迅速，市场前景广阔。
并联机器人行业市场现状分析及未来三到五年发展趋势报告
并联机器人行业市场现状分析及未来三到五年发展趋势报告As an AI language model, I can provide a detailed analysis of the current state and future development trends of the parallel robot industry market.The parallel robot industry has been experiencing steady growth in recent years. The market for parallel robots is driven by factors such as increasing demand for automation in various industries, advancements in technology, and the need for high-speed and precision operations.One major trend in the industry is the integration of parallel robots with advanced technologies such as artificial intelligence, machine learning, and IoT. This integration has enhanced the capabilities and applications of parallel robots in industries such as manufacturing, automotive, electronics, and pharmaceuticals.The future of the parallel robot industry looks promising, with a projected growth rate of 7 to 10 over the next three tofive years. This growth can be attributed to the increasing adoption of parallel robots in emerging economies, the development of new and innovative parallel robot designs, and the rising demand for automation across various industries.Additionally, the expansion of e-commerce and the need for efficient and flexible logistics solutions are expected to drive the demand for parallel robots in warehousing and fulfillment operations. The integration of parallel robots with autonomous systems and collaborative robots is also anticipated to open new opportunities for the industry.Overall, the parallel robot industry is poised for significant growth in the coming years, driven by technological advancements, increasing automation, and the need forhigh-speed and precision operations across various sectors.并联机器人行业市场现状分析及未来三到五年发展趋势报告并联机器人行业近年来一直在稳步增长。
国内并联机器人现状及未来发展趋势
国内并联机器人现状及未来发展趋势根据大量国内并联机器人文献，介绍了国内并联机器人的机构学、运动学、动力学、控制策略以及仿真等方面的主要研究成果，并阐述了我国并联机器人未来发展的方向以及尚待解决的问题。
标签：并联机构并联机器人并联机器人无论是从结构上还是功能实现上都是一种新型机器人。
并联机器人具有精度高、刚度大、惯性小、承载能力高、运动反解模型简单、操作速度高、易于控制等特点，因此，其应用范围从最初的飞行模拟器到近几年来的宇宙飞船空间对接器、精密操作微动机器人以及虚拟轴加工车床等。
现在并联机器人的研究吸引了越来越多的科研学者，其应用范围也在不断的扩大。
1965年，英国高级工程师Stewart首先提出了一种6自由度的并联机构作为飞行模拟器用以训练飞行员。
从结构上看，它是由6根支杆将上下平台联结起来，这6根支杆都可以独立地自由伸缩，它们又分别用球铰与上下平台联结，这样上平台就可以相对于下平台实现6个自由度地动作，即在三维空间内可以作任何方向地移动和绕任何方向、位置的轴线转动。
1978年，澳大利亚的Hunt教授指出这种机构更接近于人体的结构，可以将此平台作为机器人机构。
在20世纪90年代之前，当国际上的许多研究人员开始把研究重心从串联机器人转向并联机器人时，我国的并联机器人研究人员还寥寥无几，比较著名的有黄真、孔令富、方跃法等。
在那之后，尤其是近5年，国内诸多学者才开始对这种特殊的机构进行深入细致的研究，包括其机构学、运动学、动力学、控制策略以及仿真实现等，本文将根据大量国内相关文献对这些方面的研究成果进行总结介绍，并对我国并联机器人未来发展的方向以及尚待解决的问题进行阐述。
1、机构学与运动学并联机器人的机构学与运动学主要研究并联机器人的运动学、奇异形位、工作空间和灵活度分析等方面，这是实现并联机器人控制和应用研究的基础。
（1）、运动学运动学研究的内容包括位置正解和逆解两方面。
位置正解就是根据给定的关节变量求机器人手部位姿，逆解就是根据机器人手部位姿求各关节变量。
2023年并联机器人行业市场前景分析
2023年并联机器人行业市场前景分析随着人工智能、机器视觉、云计算等技术的不断发展，机器人行业蓬勃发展，机器人被广泛应用于制造业、医疗卫生、物流运输、教育娱乐等方面。
而并联机器人作为一种高精度、高灵敏度、高用户自由度的机器人类型，受到了越来越多用户的青睐。
本文将探讨并联机器人行业的市场前景，分析其市场需求和发展趋势，为从事该领域的企业提供参考。
一、并联机器人市场需求分析1. 制造业：在制造业生产中，由于产品形状和工艺的复杂性，许多传统机器人难以胜任，而并联机器人由于高精度、高灵敏度等特点，逐渐成为制造业生产中的“明星机器人”。
2. 医疗卫生：并联机器人在医疗卫生领域被广泛应用，在手术、康复等方面发挥着重要作用。
由于并联机器人具有高精度、高稳定性、高灵敏度等特点，可以在医疗行业中取代传统手术工具，提高手术精度和效率。
3. 教育娱乐：随着教育产业的发展，机器人在教育领域得到了广泛应用。
并联机器人由于操作自由度高、精度高等特点被越来越多地应用于教学、竞赛、娱乐等领域。
4. 物流运输：随着电子商务快速发展，物流和仓储行业面临越来越大的订单量，这反过来刺激了机器人在物流、仓储等领域中的使用。
并联机器人由于具有高准确度和高效性，能够提升物流运输效率，降低劳动力成本。
二、并联机器人市场发展趋势1. 功能增强：并联机器人的未来发展方向是在现有功能基础上进一步增强功能。
特别是在制造业、医疗卫生、教育娱乐和物流运输等领域中，用户对功能和性能的需求越来越高。
2. 智能化：未来的并联机器人将不仅仅是“有用的工具”，而是具备智能化功能，包括自动化程度高、机器自学习能力强、自主决策能力强、与其他机器人之间交流合作能力强等。
3. 多场景应用：未来并联机器人的发展趋势是在多场景应用方面进行不断探索和扩展，不再局限于工业制造、医疗、物流和教育领域，而是拓展到更广泛的应用领域。
比如说，在农业领域进行环境监测、自动种植；在建筑领域进行地形测绘、建筑设计和施工等。
并联机器人的研究现状与发展趋势
并联机器人的研究现状与发展趋势并联机器人的研究现状与发展趋势1、关联机构的提出及特点1965年，德国Stewart发明了六自由度并联机构，并作为飞行模拟器用于训练飞行员[1]。
澳大利亚著名机构学教授Hunt于1978年提出将并联机构用于机器人手臂[2]。
随后，Maccallion和Pham.D.J首次将该机构按操作器设计，成功的将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。
典型的Stewart并联机器人如图1所示。
相对于串联机器人来说，并联机器人具有[3]以下优点：①与串联机构相比，刚度大，结构稳定；②承载能力强；③精度高；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，而并联机器人正解困难，反解容易。
由于并联机器人的在线实时计算是要求计算反解的，这对串联机构十分不利，而并联机构却容易实现，由于这一系列优点，因而扩大了整个机器人的应用领域。
2、并联机器人的研究现状自1987年Hunt提出并联机器人结构模型以来，并联机器人的研究受到许多学者的关注。
美国、日本先后有Roney、Ficher 、Duffy 、Sugimoto等一批学者从事研究，英国、德国、俄罗斯等一些欧洲国家也在研究。
国内燕山大学的黄真教授自1982年以来在美国参加了此项内容的研究，并于1983年取得了突破性进展。
迄今为止，并联机构的样机各种各样，包括平面的、空间不同自由度的、不同布置方式的、以及超多自由度并串联机构。
大致来说，60年代曾用来开发飞行模拟器，70年代提出并联机器手的概念，80年代来开始研制并联机器人机床，90年代利用并联机构开发起重机，日本的田和雄、内山胜等则用串联机构开发宇宙飞船空间的对接器。
此后，日本、俄罗斯、意大利、德国以及欧洲的各大公司相继推出并联机器人作为加工工具的应用机构。
我国也非常重视并联机器人及并联机床的研究与开发工作，中国科学院沈阳自动化研究所、哈尔滨工业大学、清华大学、北京航空航天大学、东北大学、浙江大学、燕山大学等许多单位也在开展这方面研究工作，并取得了一定的成果。
《并联微动机器人的研究现状及发展趋势》听课报告
《并联微动机器人的研究现状及发展趋势》听课报告燕山大学机自专业前沿讲座报告题目：《并联微动机器人的研究现状及发展趋势》听课报告学院：机械工程学院年级专业：机电学号：学生姓名：指导教师：目录前言 (1)1.1 基本阐述 (1)1.2并联微动机器人国内外研究现状 (1)1.3并联微动机器人应用领域 (2)1.4并联微动机器人的分类及结构特点 (2)1.4.1并联微动机器人的分类 (2)1.4.2并联微动机器人的结构特点 (3)1.5关于柔性铰链的简单阐述 (3)1.6并联微动机器人理论分析方法研究现状 (3)1.6.1微动并联机器人位姿测量方法发展现状及分析 (3)1.6.2微动并联机器人控制方法发展现状及分析 (4)1.7 总结 (5)参考文献 (5)前言通过前沿讲座中老师的精彩介绍，我对机械领域的发展和前景有了更进一步的认识，其中，李仕华教授关于《并联微动机器人的研究现状及发展趋势》引起了我的浓厚兴趣，课下我又查阅了相关资料，对并联微动机器人有了深一层的了解。
1.1 基本阐述首先，并联机构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。
它具有无累积误差，精度较高；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；结构紧凑，刚度高，承载能力大；完全对称的并联机构具有较好的各向同性；工作空间较小的特点。
根据这些特点，并联机器人在需要高刚度、高精度或者大载荷而无须很大工作空间的领域内得到了广泛应用。
而微动机器人作为微电子机械系统研究领域的重要分支，受到国内外学者的高度重视，它能够实现亚微米至纳米级的定位分辨率，在精密机械工程、光纤对接、生物和遗传工程、材料科学等领域具有广阔的应用前景。
1.2并联微动机器人国内外研究现状从20世纪80年代末期开始，国内外研究人员陆续研究并提出了多种不同结构的微动机器人，并基于一般机器人理论，针对其样机，进行了相关理论和技术的初步研究。
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并联机器人的研究现状与发展趋势
并联机器人的研究现状与发展趋势
1、关联机构的提出及特点
1965年，德国Stewart发明了六自由度并联机构，并作为飞行模拟器用于训练飞行员[1]。
澳大利亚著名机构学教授Hunt于1978年提出将并联机构用于机器人手臂[2]。
随后，Maccallion和Pham.D.J首次将该机构按操作器设计，成功的将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。
典型的Stewart并联机器人如图1所示。
相对于串联机器人来说，并联机器人具有[3]以下优点：
①与串联机构相比，刚度大，结构稳定；
②承载能力强；
③精度高；
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，而并联机器人正解困难，反解容易。
由于并联机器人的在线实时计算是要求计算反解的，这对串联机构十分不利，而并联机构却容易实现，由于这一系列优点，因而扩大了整个机器人的应用领域。
2、并联机器人的研究现状
自1987年Hunt提出并联机器人结构模型以来，并联机器人的研究受到许多学者的关注。
美国、日本先后有Roney、Ficher 、Duffy 、Sugimoto等一批学者从事研究，英国、德国、俄罗斯等一些欧洲国家也在研究。
国内燕山大学的黄真教授自1982年以来在美国参加了此项内容的研究，并于1983年取得了突破性进展。
迄今为止，并联机构的样机各种各样，包括平面的、空间不同自由度的、不同布置方式的、以及超多自由度并串联机构。
大致来说，60年代曾用来开发飞行模拟器，70年代提出并联机器手的概念，80年代来开始研制并联机器人机床，90年代利用并联机构开发起重机，日本的田和雄、内山胜等则用串联机构开发宇宙飞船空间的对接器。
此后，日本、俄罗斯、意大利、德国以及欧洲的各大公司相继推出并联机器人作为加工工具的应用机构。
我国也非常重视并联机器人及并联机床的研究与开发工作，中国科学院沈阳自动化研究所、哈尔滨工业大学、清华大学、北京航空航天大学、东北大学、浙江大学、燕山大学等许多单位也在开展这方面研究工作，并取得了一定的成果。
3、并联机器人分类
自1993年，第一台并联机器人在美国德州自动化与机器人研究所诞生以来，并联机器人无论在结构和外型都得到了充分的发展，其可分为以下几类：
（1）按自由度的数目分类，并联机器人可做F自由度（DOF）操作，则称其为F自由度并联机器人。
例如：一并联机器人有六个自由度，称其为6-DOF并联机器人。
冗余并联机器人，即其自由度大于六的并联机构。
欠秩并联机器人，即机构的自由度小于其阶的并联机构。
（2）按并联机构的输入形式分类，可将并联机器人分为：线性驱动输入并联机器人和旋转驱动输入并联机器人。
研究较多的是线性驱动输入的并联机器人，这种类型的机器人位置逆解非常简单，且具有唯一性。
旋转驱动输入型并联机器人与线性驱动输入并联机器人相比，具有结构更紧凑、惯量更小、承载能力相对更强等优点；但它的旋转输入形式决定了位置逆解的多解性和复杂性。
（3）按支柱的长度是否变化分类，可将并联机器人分为：一种为采用可变化的支柱进行支撑上下平台的并联机器人。
例如：这种六杆的并联机器人称为Hexapod，运动平台和基座由六个长度可变化的支柱连接的，每个支柱的两端分别由铰链连接在运动平台和基座上，通过调节支柱的长度来改变运动平台的位姿。
另一种为采用固定长度的支柱进行支撑上下平台的并联机器人。
例如：这种六杆的并联机器人称为Hexaglide，运动平台和基座是由六个长度固定的支柱连接的，每个支柱一端由铰链连接在运动平台上，另一端通过铰链连接在基座上，该端铰链可沿着基座上固定的滑道上下进行移动，由此来改变运动平台的位姿。
4、并联机器人的运动学分析
运动学中的主要参数：位置、位移、速度、加速度和时间。
运动学分析主要研究并联机构正逆解问题。
当给定并联机器人上平台的位姿参数，求解各输入关节的位置参数是并联机器人运动学位姿反解问题。
当给定并联机器人各输入节点的位置参数，求解并联机器人上平台的位姿参数是并联机器人的运动学正解问题。
与串联机器人相反，并联机器人位置逆解比较容易，而正解非常复杂。
最为普遍的研究方法有两种：数值解法和解析解法[9]。
数值解法数学模型简单，可以求解任何并联机构，但是不能求得机构的所有位置解。
学者们使用了多种降维搜索算法，来获得位置正解。
数值解法是指求解一组非线性方程，非线性方程是矢量环方程经过一些具体结构的代数处理后，直接导出的，从而求得与输入位移对应的运动平台的位置和姿态。
由于其省去了烦琐的数学推导，计算方法简单，但此方法计算速度较慢，不能保证获得全部解，并且最终的结果与初值的选取有关。
黄真早在1985年就提出对于含三角平台的并联机构可以简化为只含有一个变量的非线性方程一维搜索法，明显地提高了求解速度[3]。
西南交大陈永等提出了一种基于同伦函数的新迭代法，不需选取初值并可求出全部解[4]。
该方法用于求解一般的6-SPS并联机构的位置正解，较方便的求出了全部40组解。
解析法是通过消元法消去机构约束方程中的未知数，从而获得输入输出方程中仅含一个未知数的多项式。
该方法能够求得全部的解。
输入输出的误差效应可以定量地表示出来，并可以避免奇异问题，在理论和应用上都有重要意义。
北京工业大学的饶青等利用机构的几何等同性原理建立正解的基本方程，最后推导出了一个20阶的一元位移输入输出方程，从而得到了封闭正解[5]。
5、并联机器人动力学分析
动力学是研究物体的运动和作用力之间的关系，并联机器人是一个复杂的动力学系统，存在着严重的非线性，由多个关节和多个连杆组成，具有多个输入和输出，他们之间存在着错综复杂的耦合关系。
因此，要分析机器人的动力学特性，必须采用非常系统的方法。
现有的分析方法很多，有拉格朗日（lagrange）方法，牛顿·欧拉（Newton·Euler）方法，高斯（Gauss）方法，凯恩（Kane）方法，旋量（对偶数）方法和罗伯逊·魏登堡（Roberson·Wittenburg）方法等。
早期进行动力学的讨论是Ficher和Merlet，在忽略连杆的惯性和关节的摩擦后，得出了Stewart机器人的动力学方程[6，7]。
Do和Yang通过Newton-Euler法，在假定关节无摩擦，各支杆为不对称的细杆（即重心在轴上且绕轴向的转动惯量可以忽略）条件下，完成了Stewart机器人的逆动力学分析[8]。
6、奇异结构分析
当机器人机构处于某些稳定的形位时，其雅克比（Jacobian）矩阵成为奇异阵，行列式为零，这时机构的速度反解不存在，机构的这种形位就称为奇异形位。
并联机器人特征之一是高刚度，然而，若并联机器人在奇异位移时，会造成很大的问题。
因为机器人在处于该位置时不能承受任何负载，其操作平台具有多余的自由度，机构将失去控制。
因而，在设计和使用并联机器人时，必须将奇异位姿排除在工作领域之外。
另一种方法是奇异位置方程，通过求解该方程来确定奇异位置。
Shi和Fenton应用正瞬态运动学方程来确定奇异矩阵。
Sefrioui和Gossellin针对一平面的3-DOF并联机器人推导出奇异轨迹的解析表达式[10]。
Fitcher发现了Stewart平台机构的奇异位置：即运动平台平行基座时，绕Z轴旋转±的位置[6]。
机构奇异形位可以通过分析机构的雅克比矩阵行列式等于零的条件求得。
7、工作空间分析
工作空间分析是设计并联机器人操作器的首要环节。
机器人的工作空间是机器人操作器的工作区域，是衡量机器人性能的重要指标。
根据操作器工作时的位姿特点，工作空间可分为可达工作空间和灵活工作空间。
可达工作空间是指操作器上某一参考点可以到达的所有点的集合，这种工作空间不考虑操作的位姿。
灵活工作空间是指操作器上某一参考点可以从任何方向到达的点的集合。
并联机器人的一个最大弱点是空间小，应该说这是一个相对的概念。
同样的机构尺寸，串联机器人比并联机器人工作空间大；具备同样的工作空间，串联机构比并联机构小。
并联机器人工作空间的解析求解是一个非常复杂的问题，它在很大程度上依赖于结构位姿解的研究成果，至今仍没有完善的方法。
Ficher采用固定6个位姿参数中的3个姿态参数和一个位置参数，而让其他两个交换研究了6自由度并联机器人的工作空间[6]。
Gosselin则利用圆弧相交的方法来确定6自由度并联机器人的定姿态工作空间，并给出了工作空间的3维表示。
此法以求工作空间的边界为目的，效率较高，且可以直接计算工作空间的体积[11.12]。
8、展望
并联机器人虽然经过了几十年的研究，取得了很大的进展，但是还有大量的工作需要进一步研究。
（1）探索力冗余度Stewart平台机器人的冗余度解决方案。
（2）并联机器人工作空间及奇异位形的研究。
（3）并联机器人的动力学理论和试验研究。
（4）并联机器人的模块化设计。
（5）加强少自由度并联机器人的研究。
（6）基于良性工作空间（Well-Conditioned Workspace）的Stewart机器人的运动学优化综合。