冗余并联机器人 - 固高科技
并联机器人动力学
并联机器人动力学并联机器人随着计算机科学和控制工程学科的迅猛发展，越来越受到工业界和学术机构的关注。
并联机器人拥有许多独特的优势，例如高精度、高速度、高稳定性和高灵活性，因此在许多领域得到了广泛的应用，例如航空航天、制造业、医疗科学和军事技术。
然而，与串联机器人相比，研究并联机器人的动力学和控制技术面临着更大的挑战。
并联机器人动力学是研究并联机器人运动学和力学特征的一种学科。
对于并联机器人，由于其结构的复杂性和运动的非线性性质，其动力学分析极具挑战性。
在并联机器人的动力学分析过程中，需要建立完整的动力学模型，考虑到其复杂的构造和运动规律。
因此，并联机器人的动力学分析是一个复杂的数学问题，因此需要结合计算机科学和控制工程学科的知识和技能来进行研究。
在并联机器人的动力学分析过程中，需要考虑机器人的不同部分之间的相互作用以及外部力和力矩的影响。
对于并联机器人的动力学分析，需要对其运动学特征建立数学描述，并结合万有引力和惯性力等力学知识来建立模型。
同时，需要考虑不同部分之间的耦合和刚度，以及相对位置和方向的变化。
因此，动力学分析需要综合考虑机器人的多个参数来建立完整的模型。
在并联机器人的动力学分析中，还需要考虑机器人的控制问题。
动力学分析是控制设计的基础，在控制设计中需要考虑并联机器人的动力学参数和非线性性质。
控制设计需要在动力学分析的基础上进行模拟和仿真，以便优化控制算法和机器人的性能。
在控制设计过程中，需要设计动力学控制器、力控制器和位置控制器等多种控制器，以满足机器人的不同控制需求。
并联机器人的动力学分析是当前机器人研究的一个热点领域。
在未来，人们将进一步完善并联机器人的动力学理论，并集成先进的控制技术，以实现更高的控制精度和更高的运动速度。
随着先进计算机技术的不断发展和研究人员的不懈努力，我们相信并联机器人的动力学问题将得到更好地解决，为实现智能化制造、智能医疗和智能服务等领域打下坚实的基础。
平面冗余并联机器人正逆向运动学分析及仿真
１ 机构构型分析
平 面 二 自由度并 联 机 构 的模型 如 图 １ 所 示 ，该
机 构 的运 动 副 采 用 铰 链 连 接 ， 用 三个 伺 ห้องสมุดไป่ตู้ 直 流 电
机 作 为驱动 器 。其 中Ａ． 、Ｂ 为 转动 副 的位 置 ，Ａｉ 为 驱 动 关节 ，设 坐 标 为Ａ； （ Ｘ Ｙ ｉ ２ ） ，Ｂ 为 从动 关节 ， 设 坐 标为Ｂ ｉ （ ｘ ｉ ｌ ， Ｙ ｉ ２ ） ，Ｐ 为 末端 执行 器 ，设坐 标 为Ｐ （ ｘ， ｙ ）， ０ ｉ １ 为Ａｌ Ｂ ｉ 与ｘ 轴 的夹角 ， ０ ｉ ２ 为Ｂ ｊ Ｐ 与Ｘ 轴
的数 据 结 果与 理 想轨 迹 进 行误 差 分析 ，结 果如 图６
要建 立 复杂 的数 学模 型 ，建模 及 求解过 程 复杂 。 本 文 针 对 一 种 平 面 冗 余 并 联 机 器 人 ，采 用 计
表１ 系统参数
系 统 参 数
杆长 （ Ｌ）
Ｘ
图 １ 平 面 二 自 由度 并 联 机 器 人 结 构 图
算 机 软 件 求 解 方 法 进 行 运 动 学 求 解 。 首 先 通 过
的夹 角 ，其 中ｉ ＝ ｌ ， ２ ， ３ ，杆 的 长度 均 为Ｌ，横 截 面 长
度 为ａ ，宽度为ｂ ，其 中系统 具体参 数如 表 １ 所示 。
但 由 于计 算过 程 时 间场 ，在 实 际工 程 很 难 得 到 应 用 。其 他一 些 研 究人 员 ，例 如 ，Ｐ ａ ｒ ｉ ｋ ｈ 、Ｌ ａ ｍ、宋
机 构 中 ，通 常 逆 解 相 比逆 解 更 容 易 求 得 ，逆 解 通 常通 过 闭环 矢量法 、Ｄ— Ｈ参数 法建 立机 构模 型 【 １ ｊ ，
并联机器人原理
并联机器人原理1. 引言随着科技的不断发展，机器人在各个领域中的应用越来越广泛。
并联机器人作为机器人领域的一个重要分支，在工业自动化、医疗手术、航天等领域中发挥着重要作用。
本文将介绍并联机器人的原理、结构和应用，并从机构设计、运动学分析、动力学模型等方面进行深入探讨。
2. 并联机器人的定义和分类并联机器人是指由两个以上的机器人并联组成的机器人系统。
根据其结构和运动特点的不同，可以将并联机器人分为平台式并联机器人、串联式并联机器人和混联式并联机器人。
2.1 平台式并联机器人平台式并联机器人由一个移动平台和多个执行器组成，执行器通过机械连接装置连接到移动平台和工作台之间。
它具有高精度、高刚度和高灵活性的特点，在精密加工、装配和仿真等应用中得到广泛应用。
2.2 串联式并联机器人串联式并联机器人由多个运动杆件组成，杆件通过运动副连接在一起，形成一个连续链式结构。
串联式并联机器人通过杆件之间的相对运动实现工作台的运动，具有较大的工作空间和自由度，适用于需要较大工作范围和高精度运动的应用。
2.3 混联式并联机器人混联式并联机器人是平台式和串联式并联机器人的结合，既可以实现平台式并联机器人的高刚度和高精度，又能够实现串联式并联机器人的大工作空间和自由度。
混联式并联机器人在飞行器研究、空间站维修等领域具有广泛应用。
3. 并联机器人的机构设计并联机器人的机构设计是实现其运动特性的关键。
机构设计主要包括支撑结构、传动机构和执行机构。
3.1 支撑结构支撑结构是并联机器人的基础，负责支撑整个机器人系统的重量和载荷。
支撑结构应具有足够的刚度和稳定性，以保证机器人在工作过程中的精度和稳定性。
3.2 传动机构传动机构是实现并联机器人运动的关键组成部分，可以通过齿轮传动、皮带传动、链传动等方式实现。
传动机构应具有较高的传动精度和可靠性，以保证机器人的运动精度和稳定性。
3.3 执行机构执行机构是并联机器人的动力来源，可以是液压驱动、电动驱动或气动驱动等。
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。
一种冗余自由度双臂机器人协调控制器设计
一种冗余自由度双臂机器人协调控制器设计
王美玲;骆敏舟
【期刊名称】《系统仿真学报》
【年(卷),期】2016(28)8
【摘要】将冗余自由度双臂协作机器人协调操作分为三种工作模式:双臂独立操作模式、双臂全约束协调操作模式和双臂部分约束协调操作模式。
针对以上三种工作模式,分别建立推导双臂及与被操作物体之间相互作用的动力学模型。
以被操作任务的运动和力为控制目标,对以上三种模式设计了统一的双臂协调控制器,该控制器可以通过两种基于动力学模型的前馈控制器和计算力矩控制器实施。
通过冗余自由度双臂机器人双臂协调操作仿真验证了该控制器的有效性,且仿真结果显示相比于前馈控制器,计算力矩控制器具有较好的轨迹跟踪精度。
【总页数】7页(P1783-1789)
【作者】王美玲;骆敏舟
【作者单位】中国科学技术大学自动化系;中国科学院合肥物质科学研究院先进制造技术研究所
【正文语种】中文
【中图分类】TP242
【相关文献】
1.七自由度仿人手臂双臂一体机器人协调运动学研究
2.一种冗余双臂机器人分层控制策略与多线程软件系统设计
3.冗余度双臂机器人协调避障算法
4.冗余双臂机器人实时协调避碰方法研究
5.基于运动性能分析的双臂冗余度机器人协调运动研究
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并联机器人逆运动学求解方法
并联机器人逆运动学求解方法
并联机器人逆运动学求解方法是一种用于确定机器人末端执行器相对于基座坐
标系的位置和姿态的技术。
在并联机器人中，由于存在多个执行机构同时作用于末端执行器，逆运动学求解变得更加复杂。
一种常用的方法是基于解析求解的方法，其中通过建立系统的运动学模型，并
利用数学方法求解方程组以确定机器人的关节角度。
这种方法的优势在于可以精确计算机器人的姿态，并且求解速度较快。
但是，由于并联机器人的动力学模型通常相当复杂，求解方程组可能会变得非常困难。
另一种常用的方法是基于数值求解的方法，如迭代法和递归法。
这些方法通常
通过迭代计算来逼近机器人的关节角度，直到满足指定的位置和姿态要求。
虽然这些方法的求解精度可能较差，但它们更加灵活和可靠，适用于复杂的机器人系统。
此外，还存在一些基于优化算法的求解方法，如遗传算法和粒子群算法。
这些
方法通过优化搜索过程来求解机器人的逆运动学问题。
虽然这些方法的计算量较大，但它们可以有效地应用于复杂的并联机器人系统。
综上所述，并联机器人逆运动学求解方法有一些常用的方法，包括解析求解、
数值求解和优化算法。
根据机器人系统的实际情况和性能要求，选择相应的方法进行逆运动学求解，以精确计算机器人的位置和姿态。
这些方法为并联机器人的运动控制和路径规划提供了重要的理论基础。
冗余并联机器人 - 固高科技
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固高科技
Googol Techn 负载能力 运动精度（脉冲当量/转） 末端重复定位精度 定位精度 关节 1 每轴最大运动范围 每轴最大运动速度 本体重量 几何尺寸(长宽 高) 关节 2 关节 3 目 平面关节式 1kg 819200 ±0.05mm ±0.1mm 125゜ 128゜ 125゜ 3.14rad/S ≤50Kg GPM2002:670mm603mm600mm GPM2003:653mm720mm790mm GPM2012:670mm603mm600mm 指 标
定购指南
产品编号 产品名称 产品配置
APM‐MB‐2002 两自由度并联机器人本体 GPM2002 两自由度冗余并联机器人 GT‐400‐SV‐PCI‐EDU GT‐400‐SV 型运动控制器 APM‐EB‐2002 三轴电控模块 SPM‐VC‐2002 Windows 版两轴并联机构实验软件（含源代码） APM‐MB‐2012 带气动轴的两自由度并联机器人本体 GPM2012 两自由度冗余并联机器人 (带气动 Z 轴) GT‐400‐SV‐PCI‐EDU GT‐400‐SV 型运动控制器 APM‐EB‐2012 三轴电控模块 SPM‐VC‐2002 Windows 版两轴并联机构实验软件（含源代码） APM‐MB‐2003 三自由度并联机器人本体 GPM2003 三自由度冗余并联机器人 GT‐400‐SV‐PCI‐EDU GT‐400‐SV 型运动控制器 APM‐EB‐2003 四轴电控模块 SPM‐VC‐2012 Windows 版三轴并联机构实验软件（含源代码） APM‐MB‐2004 四自由度并联机器人本体 GT‐400‐SG‐PCI‐EDU GT‐400‐SG 型运动控制器 GPM2004 四自由度冗余并联机器人 GT‐400‐SV‐PCI‐EDU GT‐400‐SV 型运动控制器 APM‐EB‐2004 五轴电控模块 SPM‐VC‐2004 固高并联机器人控制软件（含源代码） 注：两自由度并联机器人平面倒立摆请参见平面倒立摆选型指南。
固高科技:打造最强机器人“大脑”
固高科技：打造最强机器人“大脑”潘慧;黄美庆【期刊名称】《广东科技》【年(卷),期】2015(000)017【总页数】5页(P21-25)【作者】潘慧;黄美庆【作者单位】;【正文语种】中文【公司简介】来自香港科技大学机器人、微电子和数控领域的专家李泽湘、高秉强和吴宏教授于1999年10月创办了固高科技（深圳）有限公司（简称固高科技）。
该公司是固高科技（香港）有限公司在深圳创办的首家子公司，是首批进入深圳高新技术园深港产学研基地的高科技企业。
在“以市场为导向，以高新技术为立足点”的方针指引下，凭着“以人为本，共同发展”的精神，固高科技引入美国硅谷创业模式，汇集了一大批来自美国、欧洲、日本、香港和内地等在运动控制、自动化及机电一体化等领域有独特建树的科技精英，专业从事运动控制产品和光、机、电一体化技术的研究、开发、生产及技术服务工作。
目前，固高科技拥有国家标准7项，另有1项国家标准、3项行业标准正在制定；已生效专利55项，其中发明专利32项、实用新型专利9项、外观专利11项；有19项发明专利正在审核，公司近3年平均每年获得发明专利15项；现有软件著作权62项。
产品：市场占有率行业第一《广东科技》：目前，固高科技生产的产品有哪些？主打产品是什么？固高科技：固高科技的产品以各种运动控制器为核心，派生出各种专用控制系统、CNC数控系统、先进教学实验设备（将最前沿的工业应用反馈到大学课堂教学当中）、机电一体化设备以及工程技术服务等，应用范围遍及数控机床、机器人、电子加工和检测设备、生产自动化等各类工业控制领域以及各高等院校、高职院校等教学领域。
迄今为止，固高科技建设已初具规模，所推出的系列产品填补了国内相关行业的多项空白，其综合性能已达到亚洲乃至国际一流水平。
凭借在行业的多年经验，固高科技秉承“协助客户成为成功企业”的承诺，其产品围绕工业自动化产品在行业中的应用展开，不同产品适应不同行业的应用，为装备制造业提供核心技术平台。
《2024年6PUS-UPU冗余驱动并联机器人的冗余力控制实验研究》范文
《6PUS-UPU冗余驱动并联机器人的冗余力控制实验研究》篇一一、引言随着机器人技术的不断发展，并联机器人因其高精度、高刚性和高负载能力等优点，在工业生产、医疗康复、航空航天等领域得到了广泛应用。
其中，6PUS-UPU冗余驱动并联机器人作为一种新型的并联机器人结构，具有较高的灵活性和稳定性，成为了当前研究的热点。
然而，对于这种复杂的机器人系统，如何实现其冗余力控制，以提高其工作效率和运动性能，仍是一个待解决的问题。
本文以6PUS-UPU冗余驱动并联机器人为研究对象，对其冗余力控制进行实验研究。
二、6PUS-UPU冗余驱动并联机器人概述6PUS-UPU冗余驱动并联机器人是一种具有六条腿和UPU结构的并联机器人。
其特点在于采用了冗余驱动设计，使得机器人在运动过程中具有更高的灵活性和稳定性。
然而，由于冗余驱动的存在，机器人在运动过程中会产生冗余力，如何有效地控制这些冗余力，是提高机器人工作效率和运动性能的关键。
三、冗余力控制方法针对6PUS-UPU冗联机器人的冗余力控制问题，本文采用了一种基于优化算法的控制方法。
该方法通过优化机器人的关节力矩，实现对冗余力的有效控制。
具体而言，我们采用了遗传算法和梯度下降算法相结合的方法，对机器人的关节力矩进行优化，以达到控制冗余力的目的。
四、实验设计与实施1. 实验准备：为了验证所提出的冗余力控制方法的有效性，我们设计了一系列实验。
首先，我们搭建了6PUS-UPU冗余驱动并联机器人的实验平台，并对机器人进行了充分的调试和校准。
其次，我们设计了实验任务，包括机器人的运动轨迹规划、关节力矩的测量等。
2. 实验过程：在实验过程中，我们首先对机器人进行空载和负载条件下的运动测试，以获取机器人在不同条件下的运动数据。
然后，我们采用所提出的优化算法对机器人的关节力矩进行优化，并记录优化前后的关节力矩和运动数据。
最后，我们通过对比实验数据，分析所提出的冗余力控制方法的有效性。
五、实验结果与分析1. 实验结果：通过实验数据的对比分析，我们发现所提出的优化算法能够有效地控制6PUS-UPU冗余驱动并联机器人的冗余力。
三自由度平面驱动冗余并联机器人的设计空间
究， 文献 （ 于 固高 （ ２基 ３ 深圳 ） 科技 有 限公 司生 产 的平 面二 自由度 驱 动冗 余 并 联 机 器 人 对其 建模 、 化控 优 制与应 用作 了研 究 。但 是 ， 于平 面 三 自由度驱 动 关 冗 余 并联 机器 人 的研究 工作 开展 的却 是很 少 。
为一 个新 的热 点 。
上世 纪 ８ ０年代 以来 ， 杨基 厚 和高峰 提 出 了空 间 模型 理论 ， 用来 研究 平 面 四杆 机 构 性 能 与尺 寸 之 并 间 的关系 ， 得 了很 好 的效 果 Ｌ。近 ２ 取 ３ Ｊ ０年来 ， 峰 高
和刘辛 军进 一 步继 承 和 发 展 了 空 间模 型 理论 ， 其 将 引入 并 联机 器人 研究 领 域 ， 得 了很 好 的成绩 取 。 可见 空 间模型 理论 是解 决机器 人 机构运 动学 尺寸 综
个非线性 、 强耦合 的问题 。机器 人机 构尺 寸综合 不
能只满足某 一特定 的性 能评价 指标 ， 而应满 足普遍 的 性能评价 ， 由于机构 尺寸参数 号 陛能评 价指 标之 间具 有非线性 、 多元性 和 耦合 性 ， 以并联 机 器 人机 构 运 所 动学 尺寸综合是一 个非常 困难 和复杂 的问题 。
床等 领域得 到 了重要 的应用 。
且可 以采用 不 同 的量 纲 来 度 量 ， 这将 使 全 面 研 究 机
器人 机构性 能 与机构 运 动学 尺寸 的之 间关 系变得 极 其 困难 。
但是 由于 其 本 身结 构 的 原 因 ， 联 机 器 人 机构 并 也 存 在一些 明显 的不 足 ， 比如工 作 空 间小 、 异 性 、 奇 标定 困难 等 。 由于机器 人 的奇异 性使 得本 来很 小 的 工作 空 间变 得更 小 ， 而冗 余 驱 动 可 以改 善 并联 机 器 人 的性 能 ， 因而关 于 驱动 冗 余 并 联 机 器 人 的研 究 成
并联机器人的理论及应用研究
K;E;L<8@ 3? 9@; 9@;3<F L?M 9@; LNN4B8L9B3? 3= NL<L44;4 O;8@L?BEO <3:39
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冗余约束绳驱并联机器人的位姿正解
冗余约束绳驱并联机器人的位姿正解1. 引言冗余约束绳驱并联机器人（Redundantly Constrained Wire-driven Parallel Robot，简称RCWPR）是一种多自由度机器人系统，具有较高的自由度和柔性。
其由多个端点固定在基座上的绳索组成，在末端装有工具或执行器。
由于具备冗余约束，RCWPR具有较强的适应性和灵活性，在医疗、航天、工业等领域得到了广泛应用。
本文将重点讨论冗余约束绳驱并联机器人的位姿正解，即如何根据绳索长度和给定末端目标位姿计算每个关节的转角。
首先，将介绍RCWPR的基本结构和工作原理，然后给出位姿正解的数学模型，最后通过一个实例进行验证。
2. RCWPR的基本结构和工作原理RCWPR由基座和活动平台组成，绳索通过滑轮连接基座和平台，并固定在平台末端。
绳索的长度可以通过滑轮的位置调整，从而改变机器人的位姿。
在正常工作状态下，滑轮位置和绳索长度是确定的，但由于存在冗余约束，滑轮可以通过调整位置来实现不同的位姿。
与传统并联机器人相比，RCWPR存在以下特点： - 高自由度：绳索的数量决定了机器人的自由度，可以灵活适应不同的任务需求。
- 柔性：绳索具有柔性，可以在不规则环境中进行作业，并伴随变形。
- 冗余约束：绳索的数量大于所需约束的最小数量，可以使机器人同时满足多个冗余约束。
3. 位姿正解的数学模型为了实现机器人的位姿正解，需要建立机器人的数学模型。
假设机器人有n个绳索，其末端平台的位姿（位置和姿态）可以表示为（x, y, z, φ, θ, ψ）, 其中（x, y, z）为平台的位置坐标，（φ, θ, ψ）为平台的姿态（欧拉角）。
对于每个绳索i，其长度为Li，滑轮的位置为xi。
根据位姿的定义，我们可以得到以下约束关系：•位置约束：–平台的x坐标：x = f1(L1, L2, …, Ln, x1, x2, …, xn)–平台的y坐标：y = f2(L1, L2, …, Ln, x1, x2, …, xn)–平台的z坐标：z = f3(L1, L2, …, Ln, x1, x2, …, xn)•姿态约束：–平台的滚转角度：φ = f4(L1, L2, …, Ln, x1, x2, …, xn)–平台的俯仰角度：θ = f5(L1, L2, …, Ln, x1, x2, …, xn)–平台的偏航角度：ψ = f6(L1, L2, …, Ln, x1, x2, …, xn)其中，f1, f2, f3, f4, f5, f6为待求的函数。
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。
GPM系列并联机构使用说明书
目录目录 (1)前言 (2)第一章注意事项 (3)1.1 开箱注意事项 (3)1.2 使用时注意事项 (3)第二章系统构成 (4)2.1 机械部分 (4)2.2 控制系统 (4)2.3 控制电气原理 (5)第三章系统安装 (6)3.1 安装运动控制卡 (6)3.2 连线 (6)3.3 安装软件 (7)3.4 GPM系列并联机构使用 (7)3.5 注意事项 (7)第四章GPM并联机构运动学 (8)4.1 GPM-200并联机构几何参数 (8)4.2 GPM-200并联机构正向运动学 (8)4.3 GPM-200并联机构反向运动学 (9)4.4 GPM-200并联机构工作空间的确定 (10)第五章GPM并联机构运动规划与控制 (11)附录A：软件使用说明 (13)A.1 界面 (13)A.2 使用 (13)附录B：电气原理图 (15)前言两自由度并联机构GPM系列是一种基于并联机构原理和执行器冗余技术的新一代教学和研究装置。
用于自动控制和机电一体化等专业的机器人课程教学，辅助完成从机器人机构学、运动学、动力学、运动规划到编程等各类专业机器人课程教学大纲的教学任务，通过亲自动手操作和软件编程，帮助学生理解和掌握机器人的基本原理和应用方法。
同时可作为一个非线性系统，用于开发和验证各种非线性控制算法，辅助进行自动控制理论的各种实验。
在安装、使用和维护之前，请仔细阅读本使用手册。
请将本手册备在身边，以备需要时随时查阅。
警告标志不正确的操作将会导致重大人身事故不正确的操作会导致设备损坏被禁止的操作必须要做的操作第一章注意事项1.1 开箱注意事项●开箱之后，先检查GPM并联机构及其配套件有无短缺、损坏。
●GPM系列并联机构系统清单如下：1.2 使用时注意事项●GPM系列并联机构要摆放在有足够强度和稳度的桌面或地面上；●不要在高温和潮湿的环境中使用该设备；●在使用时，要注意使并联机构有足够的运动区间，不得使其与其它物体干涉。
并联机器人综述
并联综述并联综述1.简介1.1 背景并联是指由多个机械臂以并联的方式连接在一起，通过共享载荷、合作操作的一种系统。
其具有高刚性、高精度、高承载能力等特点，被广泛应用于工业自动化领域。
1.2 目的本文旨在介绍并联的基本概念、结构组成、工作原理以及应用领域，以便读者能够全面了解并联的特点和优势。
2.结构组成2.1 机械臂并联的核心部件是机械臂，通常由多个关节组成。
每个关节都装有驱动器和传感器，用于控制机械臂的运动和感知周围环境。
2.2 连杆和连杆驱动系统机械臂之间通过连杆连接，连杆驱动系统用于控制连杆的运动，从而实现机械臂的协同运动。
2.3 控制系统控制系统是并联的大脑，通过控制算法和传感器反馈信号，实现对机械臂的精确控制。
3.工作原理3.1 平台运动并联的机械臂通过连杆和关节传递力和运动，实现平台的运动。
平台的运动可以是平移或旋转，取决于机械臂的结构。
3.2 协作操作通过控制系统的协调控制，多个机械臂能够实现协作操作。
例如，可以通过分担负荷的方式，提高的承载能力；或者通过协同动作，完成复杂的任务。
4.应用领域4.1 制造业并联在制造业中被广泛应用于装配、焊接、喷涂等工序，能够提高生产效率和产品质量。
4.2 医疗领域并联在医疗领域中被用于手术操作，具有高精度、稳定性好的优点，减轻了医生的劳动强度。
4.3 物流领域并联在物流领域中能够完成货物的搬运、分拣等工作，提高了物流效率。
4.4 其他领域并联还可以应用于航空航天、冶金、矿山等领域，发挥更多的作用。
5.附件本文档涉及的附件详见附件部分。
6.法律名词及注释6.1 并联：由多个机械臂以并联的方式连接在一起，通过共享载荷、合作操作的一种系统。
6.2 关节：机械臂上的可转动连接部件，用于实现机械臂的运动。
6.3 传感器：用于感知机械臂周围环境的装置，能够提供位置、力量、力矩等信息。
并联机器人简介
引言并联机器人具有高刚度、高承载能力、高速度、高精度等特性，在许多领域得到了成功的应用．并联机器人采用的是一种“知识密集”型机构，其性能分析和设计是一项复杂而极富挑战性的问题．由于并联机器人与串联机器人相比具有一些独特的性能，如刚度高、承载能力高、速度高、驱动电机在机架上而使活动构件的质量轻，因此引起了国际上长期的关注，并给予了大量的研究．1938 年，Pollard 提出采用并联机构给汽车喷漆；1949 年，Gough 提出用一种并联机构的机器( 即后来的Stewart平台机构) 检测轮胎；之后，Stewart把这种机构推广应用到飞行模拟器的运动产生装置，并把这种机构命名为Stewart 机构，现在“Stewart Platform”已成为并联机器人领域使用最多的名词之一．并联机器人的拓扑结构中包含了一个或几个闭环，其定义是：有一个或几个闭环组成的关节点坐标相互关联的机器人称为并联机器人．1979年，MacCallion 和Pham建议把一并联装置用于装配线上；1983年，Hunt系统地考查了各种并联机器人的可能运动，提出了并联装置的各种新结构形式；之后，这些并联结构得到了详细地研究，如Yang 和Lee、Mohamed 与Duffy、Fichter、, Merlet 以及Huang 分别研究了空间六自由度并联机器人的运动学、动力学和力控制；Gosselin 和Angeles 讨论了平面、球面三自由度并联机器人的优化设计问题；Lee 和Shah 研究了空间三自由度并联机器人的设计；Inoue 在平行四边形机构的基础上，提出了一种六自由度并联机器人．在并联机器人家族中，Stewart (或称Stewart-Gough) 平台机器人是应用最早而较广的并联机器人之一，从结构上看，它是由上平台（动平台）通过六个相同的运动链与下平台联接形成的，每个运动链含有一个联接下平台的球铰、一个移动副和另一个联接上平台的球铰，这组成了6-SPS结构系统，为了避免自转运动，很多设计者往往用万向铰来代替每个分支中的一个球铰．与传统的串联式机器人相比，并联机器人的特点为：驱动装置可以安放在或接近机架的位置；机器人的运动部分重量轻、速度高、动态性能好、精度较高；运动平台通过几个运动链与机架相联接，因此其结构紧凑、刚性好、承载能力高、能重比高；并联机器人往往采用对称式结构，其各项同性好；动力学特性较好，甚至在尺寸增大时仍保持好的动力学特性；并联机器人的运动学反解简单，正解较麻烦；并联机器人的操纵能力低、工作空间较小．。
并联机器人轨迹规划中的运动误差补偿方法1
基于动力学模型的轨迹规划方法
基于牛顿-欧拉方程
利用机器人的动力学模型，通过求解牛顿欧拉方程来计算各关节的运动量，以达到指 定的轨迹。
基于能量优化
通过优化机器人的能量消耗，使得机器人在 运动过程中消耗的能量最小化。
基于人工智能的轨迹规划方法
基于神经网络
利用神经网络的学习能力，通过训练神经网 络来得到各关节的运动量，以达到指定的轨 迹。
感器融合在并联机器人轨迹规划中的应用。
02
基于多传感器融合的误差补偿算法
详细描述了如何利用多传感器融合进行误差补偿，包括基于卡尔曼滤波
的误差补偿、基于粒子滤波的误差补偿等方法。
03
算法优缺点及改进方向
分析并对比各种基于多传感器融合的误差补偿算法的优缺点，指出各种
算法的适用场景以及改进方向。
05
并联机器人轨迹规划中运动误 差补偿方法的实验验证
结果分析
对实验结果进行分析，探 讨运动误差的产生原因以 及补偿方法的有效性。
结果比较和讨论
结果比较
将补偿前后的运动轨迹进行比较，分析补偿方法对运 动误差的改善程度。
结果讨论
对实验结果进行讨论，探讨并联机器人在不同运动状 态下的误差表现以及补偿方法在不同情况下的适用性 。
06
结论与展望
研究成果总结
提出了一种基于动力学模型的 轨迹规划方法，能够有效补偿 运动误差。
通过对不同工况下的轨迹规划 实验，验证了所提方法的有效 性和鲁棒性。
与传统轨迹规划方法相比，所 提方法具有更高的轨迹跟踪精 度和更稳定的运动性能。
存在的问题与不足
虽然所提方法在轨迹跟踪精度和稳定性方面有明显优势，但计算复杂度较高，需 要更快的计算硬件支持。
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冗余并联机器人
概述
冗余并联机器人是由多个并行链构成的闭链运动系 统，即末端执行器通过至少两个独立运动链与机座相连。 冗余并联机器人结构上具有低惯量、大负载能力、高速高 精度等优点，故它在精密仪器、现代机床、高速自动化生 产线等领域有着广阔的应用前景。 固高 GPM 系列冗余并联机器人由同一个平面内的三 个二杆开链机构连结而成，末端执行器安装在开链机构相 互连结的地方，整个机构由三个分别安装在基座处的交流 伺服电机驱动。电机的控制通过 GT-400-PCI-SV 控制卡实 现，电机的转角可以通过绝对位置编码器得到。该机构实 际上可以看作是传统的五杆机构附加了一条支链，该冗余 支链可以消除五杆机构的奇异性，改善力传递性能，并且 得到唯一的前向运动学解。同时冗余驱动使得机构的模型 更加复杂，进而对系统控制策略的要求也更高，这也就使 冗余并联机器人的研究工作变得更具挑战性。
参考实验内容
原点标定实验 动力学建模与分析 运动学控制实验 动力学控制实验 轨迹规划算法设计 GPM 系列冗余并联机器人是开展机构学、工作空间、运动学、奇异性、力传递性能、动力 学、控制策略、轨迹规划、标定等研究的理想平台，同时也可以作为多输入多输出非线性系统的 研究对象。下图给出了基于 GPM 系列冗余并联机器人平台的几个基本实验：运动学求解，力传 递性能分析，动力学建模和控制策略设计。
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主要技术指标
项 结构形式 负载能力 运动精度（脉冲当量/转） 末端重复定位精度 定位精度 关节 1 每轴最大运动范围 每轴最大运动速度 本体重量 几何尺寸(长宽 高) 关节 2 关节 3 目 平面关节式 1kg 819200 ±0.05mm ±0.1mm 125゜ 128゜ 125゜ 3.14rad/S ≤50Kg GPM2002:670mm603mm600mm GPM2003:653mm720mm790mm GPM2012:670mm603mm600mm 指 标
系统特点
特有的平面关节结构设计，且连杆选用铝质合金材料，使得整个机构的惯量小、精度高； 以带绝对码盘的交流伺服电机和谐波减速器等标准工业产品作为驱动和传动装置，具有很高 的质量和可靠性，且结构紧凑简单，精度高； 控制系统采用高性能运动控制器，便于用户进行控制策略和运动规划算法的研究； 机构设计灵活，可以方便的拆除三个支链中的任意一个从而用于五杆机构的实验。
定购指南
产品编号 产品名称 产品配置
APM‐MB‐2002 两自由度并联机器人本体 GPM2002 两自由度冗余并联机器人 GT‐400‐SV‐PCI‐EDU GT‐400‐SV 型运动控制器 APM‐EB‐2002 三轴电控模块 SPM‐VC‐2002 Windows 版两轴并联机构实验软件（含源代码） APM‐MB‐2012 带气动轴的两自由度并联机器人本体 GPM2012 两自由度冗余并联机器人 (带气动 Z 轴) GT‐400‐SV‐PCI‐EDU GT‐400‐SV 型运动控制器 APM‐EB‐2012 三轴电控模块 SPM‐VC‐2002 Windows 版两轴并联机构实验软件（含源代码） APM‐MB‐2003 三自由度并联机器人本体 GPM2003 三自由度冗余并联机器人 GT‐400‐SV‐PCI‐EDU GT‐400‐SV 型运动控制器 APM‐EB‐2003 四轴电控模块 SPM‐VC‐2012 Windows 版三轴并联机构实验软件（含源代码） APM‐MB‐2004 四自由度并联机器人本体 GT‐400‐SG‐PCI‐EDU GT‐400‐SG 型运动控制器 GPM2004 四自由度冗余并联机器人 GT‐400‐SV‐PCI‐EDU GT‐400‐SV 型运动控制器 APM‐EB‐2004 五轴电控模块 SPM‐VC‐2004 固高并联机器人控制软件（含源代码） 注：两自由度并联机器人平面倒立摆请参见平面倒立摆选型指南。
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0.5 0.4 0.3 0.2 0.1 0 0.1
0
0.2
0.3
0.4
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力传递性能图谱
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