并联机器人大作业—徐齐平

并联机器人大作业

学 院： 机电学院 姓 名： 徐齐平 学 号： S201001065 指导教师： 余跃庆

2011-7-25

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引言 ............................................................................................... 2 一、并联机器人的特点 ................................................................ 3 二、并联机器人的分类 ................................................................ 4 三、并联机器人的应用 ................................................................ 4 四、并联机器人的主要研究方向 ................................................ 5 1.运动学分析 ............................................................................ 5 2.动力学分析 ............................................................................ 7 3.奇异结构分析 ........................................................................ 8 4.工作空间分析 ........................................................................ 8 五、并联机器人研究面临的问题 ................................................ 8 六、展望 ....................................................................................... 9 参考文献 ..................................................................................... 10 五杆机构分析 ............................................................................. 11 1、位姿正解 ........................................................................... 12 2、位姿逆解 ........................................................................... 13

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并联机器人发展概述

摘要：随着先进制造技术的发展，并联机器人已从简单的上下料装置发展成数字化制造

中的重要单元。在查阅了大量国内外相关文献的基础上，介绍了并联机器人的特点、分类、应用，从运动学、动力学、奇异结构分析、工作空间分析四方面总结了近年来并联机器人的主要研究成果，并指出面临的问题。

关键词：联机器人；运动学；动力学

The Development of Parallel Manipulators

Abstract:With the development of advanced manufacturing technology,parallel manipulators were developed into an important element of dgital manufacturing from the simple materials -handling devices. On the basis of consulting plenty of domestic and foreign related literature, The features,classfication and applicatin of parallel manipulators were introduced,The main achievements and existing problems of parallel manipulators researching in recent years were summarized from three aspects of kinematics,dynamics and Singular structure analysis, work space

analysis.

Key words: Parallel manipulators; Kinematics;Dynamics; Singular structure analysis; Work space

analysis

引言

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。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。随后，Maccallion和Pham.D.J首次将该机构按操作器设计，成功地将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并联机器人如下图所示。

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自1978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的研究工作，并取得了一定的成果。

一、并联机器人的特点

自工业机器人问世以来，采用串联机构的机器人占主导位置。串联机器人具有结构简单、操作空间大，因而获得了广泛的应用。由于串联机器人自身的限制，研究人员逐渐把研究方向转向并联机器人。和串联机器人相比，并联机器人有以下特点：并联结构其末端件上同时由6根杆支撑，与串联的悬臂梁相比刚度大，结构稳定。

相对于串联机器人来说，并联机器人具有以下优点：

①与串联机构相比，刚度大，由于刚度大，并联结构较串联结构在相同的自重或体积 下，有较大的承载能力，结构稳定；

②承载能力强；

③串联机构末端件上的误差是各个关节误差的积累和放大，因而误差大、精度低，并联机构则没有那样的误差积累和放大，微动精度高；

④串联机器人的驱动电机及传动系统大都放在运动着的大小臂上，增加了系统的惯量，恶化了动力性能，而并联机器人将电机置于机座上，减小了运动负荷，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。

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二、并联机器人的分类

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上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，即其自由度大于电机数的并联机构。欠驱动机器人，即机构的自由度小于电机数的并联机构。

（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， …… 此处隐藏：2684字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……