并联机构与并联机器人

1、并联机器人与并联机床讲解内容1、并联机构简介3、 关于并联机器人的思索2、并联机构应用实例2.1、delta机器人2.2、虚拟轴机床1 并联机构简介并联机构并联机构的出现可以回溯至20世纪30年代。1931年，格威内特（Gwinnett）在其专利中提出了一种基于球面并联机构的娱乐装置。在之后的几十年内，新的并联机构不断被提出并应用于汽车喷涂、轮胎检测、飞行模拟器等工业领域。其中由Gough于1962年发明，并被Stewart系统研究的Gough-Stewart机构（或称Stewart机构）运用最广，至今仍然被广泛研究和使用。1931年Gwinnett的娱乐装置 （5D电影）1965年Stewa

2、rt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（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）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

3、学模型的建立以及并联机床的精度标定等。 为了满足越来越复杂的工作需求，研究和使用多自由度（36）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

4、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；2、并联机构应用实例 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。 2.1 delta机器人 由于专利保护的限制，delta机器人早期并没有得到应有的推广，直到近年专利保护一一终止后，才开始被世界各地的制造商争相生产和开发。 在Delta原型基础上，研究人员做了很多衍生

5、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。瑞士工业公司，将转动副驱动改为移动付驱动工业应用视频：试管分拣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

6、转角度（灵活性）小、开放性差。2.2 虚拟轴机床简介(1990s)传统机床与虚拟轴机床外观差异视频：虚拟轴机床一视频：虚拟轴机床二3、关于并联机器人的思索 基于高精度、快速等固有优点，并联机器人从一出现就被广泛地应用于工业、医疗等行业。但是样机数量远远超过商业用机，比例是7：3。机器人领域的情况则相反, 60 %已投入实际工业应用, 40 %是样机。定位装置领域的情况与机床领域类似。应用推广有待研究。 当前在役机器人中采用串联要远多于并联。并联机器人使用受限的原因很多，比如工作空间较小、负载能力有限等等。一个重要原因是因为并联机构（尤其是空间并联机构）的复杂性，人们对并联机构的研究还不够透彻，目前开发出的可用并联机构数量有限。目前被充分研究并被广泛应用的也只有于Stewart、Delta等少数几类。 对delta系统分析的过程中已经对并联机构的复杂性有所了解（运动耦合复杂、结构分析复杂等），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。人有了知识，就会具备各种分析能力，明辨是非的能力。所以我们要勤恳读书，广泛阅读，古人说“书中自有黄金屋。”通过阅读科技书籍