柔性并联机器人的研究进展
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２１ 年第５ ００ 期
文章 编 号 ：０ １—２ ６ ２ １ ０ １０ ２ ５（ ０ ０） ５—０ ０ ０ １—０ 并 联 机 器人 的研 究 进 展
刘善 增 ， 真 才 ， 洪欣 ， 斌 朱 王 訾
（ 中国矿 业大 学 机 电学 院 ， 州 ２ １ １ ） 徐 ２ １ ６ 摘 要 ： 据 掌握 的大量 文 献资料 ， 根 对柔性 并 联 机 器人 的构 型 、 构 性 能 、 动 学、 力 学和 控 制 策 略 等 几 机 运 动 个领域 的主要 研 究成 果进 行 了 系统 总 结。指 出 了在 柔性 并联 机 器人 动 力 学 建模 和控 制 研 究 中应 解 决 的
行 研究 的方 向。
方法 远 比 刚性 并 联 机 器 人 和 柔 性 串联 机 器 人 复 杂 的
多 ， 方 面 的 理 论 和 分 析 方 法 还 很 不 成 熟 。 目前 ， 性 这 柔
并联机 器 人 的研 究种 类有 ： 性 铰链 并 联 机器 人 、 性 柔 柔 杆件并 联 机器人 、 柔性 并联 机 器人 、 联 柔索 机 器 人 全 并 等 。并 联柔 索机 器人 是继 串联 操 作 臂 和并 联平 台之 后 出现 的一种 新 型机器 人机 构 ， 刚度 和 工作 空 间 方 面 ， 在 并联柔 索机 构介 于 串联臂 和 并联 平 台 之 间 。与杆 件 并 联机构 相 比 ， 牵 引 并 联 机 构 具 有 结 构 简 单 、 性 小 、 绳 惯 平动工 作空 问大 和运 动速 度 快 等特 点 。但 由于绳 只 能 承受拉 力不 能 承受 压 力 ， 机 构 必 须 采 用 过 约 束 控 制 其 方案 。 由于采用 柔索 ， 个操 作臂 的质 量很 小 ， 整 因此 其 承载能 力大 于前 两者 。柔 索柔 性 的 引入 也 降低 了系 统 精度 ， 增加 了控 制系统 分 析 与设 计 的难 度 。迄 今 ， 为 作
主 要 问题 ， 明确 进行 研 究的 方 向。文章 对 柔性 并联机 器人 的 系统 分析 和 控 制研 究等 的进 一 步 开展 ， 以 具 有 一定 的参 考价值 。
关 键词 ： 柔性 并联 机 器人 ； 运动 学 ； 动力 学 ； 构性 能 ； 制 策略 机 控
中图分 类号 ：Ｇ ５ Ｔ ２ Ｔ ６ ；Ｐ４ 文 献 标 识 码 ： Ａ
２ １ １ ，Ｃ ｉａ ２ １６ ｈｎ ）
Ａｂｓｒ ｃ ｔ ａ ｔ：Ｉ ｈｓ ｐａ ｒ ｅ ｉｗ ｏ ｈ ｉｅ ａ ｕ ｅ ｒｌｔ ｄ ｔ ｔｕｃｕ ａ ｅ ｉｎ ｎｔｉ ｐｅ ，ａ ｒ ｖ ｅ ｆ ｔ ｅ ｌ ｒ ｔ ｒ ｅａ ｅ ｏ ｓ ｒ ｔ ｒ ｌｄ ｓｇ ，ｋｉｅ ｔｃ ，ｄ ａ ｉｓ ｔ ｎ ｍａ ｉｓ ｙｎ ｍ ｃ ，ｍ ｅ ｈ 。 ｃ ａ ｎ ｓ ｐｅ ｆ ｒ ｎ ｅ ｎ ｏ ｔｏｌｓｒ ｔ ｇ ｆｆｅ ｉ ｅｐａ ａｌｌｍ ａ ｐｕ ａｏ ｓ ｈ ｓ ｂ ｅ ａｒｅ ｕｔ Ｔｈ ｏ ｅ ｓ ｔ ｉｍ ｒｏ ｍａ ｃ ｓ ａ ｄ ｃ ｎ ｒ ｔａ ｅ ｙ ｏ ｘｂｌ ｒ ｌ ｎｉ ｌｔ ｒ ａ ｅ ｎ ｃ ｒｉｄ ｏ ． ｅ ｐｒ ｂｌｍ ｏ ｌ ｅ ｂ ｏｌｅ ｎ ｄ ａ ｉｓ ｍ ｏ ｅｉｇ ａ ｄ ｄ ａ ｉｓ ｃ ｎｔｏ ｅ ｉｌ ｒ ｌ ｌｒ ｂｏ ｓ ａ ｅ ｄ ｓ ｕｓ ｅ ｅ ｓ ｖ ｄ ｉ ｙｎ ｍ ｃ ｄ ｌ ｎ ｙｎ ｍ ｃ ｏ ｒ ｌｏｆｆ ｘｂ ｅ ｐａ ａｌ ｏ ｔ ｒ ｉｃ ｓ ｄ．Ｔｈ ｄ ｅ ｔ ｏ ｎ ｌ ｅ ｅａ ｖ ｎ ｆ ｔ ｓ ｐａ ｒ ｉ ｉ ｓｒ ｍ ｅ ｔ ｌ ａ ｄ ｒ ｆｒ ｎ ｉｌ ｉ ｉ ｃ ｎｔｆ ｒｔ ｅ ａ ｌ ｉ ｏｆｔ ｅ ｆ ｘｂｌ ｒ ｌ ｌｍ ａ ｉ ａ ｏ ． ｈｉ ｐｅ ｓ ｎ ｔ ｕ ｎ ａｌ ｎ ｅｅ ｅ ｔａｌ ｓｇ ｆ ａ ｏ ｈ ｎａｙｓｓ ｙ ｙ ｎ ｉ ｈ ｅ ｌ ｉ ｅ ｐａ ａｌ ｎｐｕｌｔ ｒ ｅ Ｋ ｅ ｏ ｄｓ：ｆｅ ｂ ｅｐａａｌｌｍ ａ ｉ ｌｔ ｒ ｉ ｅ ａ ｉｓ ｙｎ ｍ ｉｓ ｙｗ ｒ ｌ ｘ ｌ ｒ ｌ ｎ ｐｕ ａｏ ；ｋ ｎ ｍ ｔｃ ；ｄ ａ ｃ ；ｍｅ ｈ ｎ ｓ ｐｅ ｆ ｒ ａ ｅ ；ｃ ｎ ｒ ｔａｅ ｙ ｉ ｅ ｃ ａ ｉｍ ｒｏ ｍ ｎｃ ｓ ｏ ｔｏｌｓｒ ｔ ｇ
０ 引 言
作 为柔 性 机 器 人 中 的一 种 ， 性并 联 机 器 人 的研 柔 究才 刚 刚起 步 。柔性 并联 机 器人 实 质 上是 一个 多 闭环 多 弹性 体 非线 性 系 统 ， 应 的 动 力 学 建 模 分 析 和 控 制 相
注意 ， 已开 始应 用 于 机 械 加 工 、 动 模 拟 、 速 装 配 及 运 高
大 件 搬 运 等 高 精 度 、 速 、 负 载 作 业 。 高 高
本 文 根 据 掌 握 的 大 量 文献 资 料 ， 柔 性 并 联 机 器 对 人 的构 型 、 机构 性 能 、 动 学 、 力 学 和 控 制 策 略 等 几 运 动 个 领域 的 主要研 究 成 果 进 行 了 系 统 总结 ， 以明 确 要 进
Ｒ ｅ ｅ ｅ ｅ ｏ ｍ ｅ ｔｏｆＦｌ ｘｂｌ ｃ ｎｔＤ ｖ ｌ ｐ ｎ ｅ ｉ ｅ Ｐａｒ ｌ ｌＭ ａ ｐ ａ ｏｒ ａｌ ｅ ｎｉ ｕｌ ｔ ｓ ＬＩ Ｓ ａ —ｅ ｇ， ＺＨＵ ｅ — ａ ， Ｗ ＡＮＧ ｎ — ｉ Ｕ ｈ ｎ ｚ ｎ Ｚｈ ｎ ｃ ｉ Ｈｏ ｇ ｘ ｎ，ＺＩ Ｂｉ Ｎ ｎ
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刘善 增 ， 真 才 ， 洪欣 ， 斌 朱 王 訾
（ 中国矿 业大 学 机 电学 院 ， 州 ２ １ １ ） 徐 ２ １ ６ 摘 要 ： 据 掌握 的大量 文 献资料 ， 根 对柔性 并 联 机 器人 的构 型 、 构 性 能 、 动 学、 力 学和 控 制 策 略 等 几 机 运 动 个领域 的主要 研 究成 果进 行 了 系统 总 结。指 出 了在 柔性 并联 机 器人 动 力 学 建模 和控 制 研 究 中应 解 决 的
行 研究 的方 向。
方法 远 比 刚性 并 联 机 器 人 和 柔 性 串联 机 器 人 复 杂 的
多 ， 方 面 的 理 论 和 分 析 方 法 还 很 不 成 熟 。 目前 ， 性 这 柔
并联机 器 人 的研 究种 类有 ： 性 铰链 并 联 机器 人 、 性 柔 柔 杆件并 联 机器人 、 柔性 并联 机 器人 、 联 柔索 机 器 人 全 并 等 。并 联柔 索机 器人 是继 串联 操 作 臂 和并 联平 台之 后 出现 的一种 新 型机器 人机 构 ， 刚度 和 工作 空 间 方 面 ， 在 并联柔 索机 构介 于 串联臂 和 并联 平 台 之 间 。与杆 件 并 联机构 相 比 ， 牵 引 并 联 机 构 具 有 结 构 简 单 、 性 小 、 绳 惯 平动工 作空 问大 和运 动速 度 快 等特 点 。但 由于绳 只 能 承受拉 力不 能 承受 压 力 ， 机 构 必 须 采 用 过 约 束 控 制 其 方案 。 由于采用 柔索 ， 个操 作臂 的质 量很 小 ， 整 因此 其 承载能 力大 于前 两者 。柔 索柔 性 的 引入 也 降低 了系 统 精度 ， 增加 了控 制系统 分 析 与设 计 的难 度 。迄 今 ， 为 作
主 要 问题 ， 明确 进行 研 究的 方 向。文章 对 柔性 并联机 器人 的 系统 分析 和 控 制研 究等 的进 一 步 开展 ， 以 具 有 一定 的参 考价值 。
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大 件 搬 运 等 高 精 度 、 速 、 负 载 作 业 。 高 高
本 文 根 据 掌 握 的 大 量 文献 资 料 ， 柔 性 并 联 机 器 对 人 的构 型 、 机构 性 能 、 动 学 、 力 学 和 控 制 策 略 等 几 运 动 个 领域 的 主要研 究 成 果 进 行 了 系 统 总结 ， 以明 确 要 进
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