并聯(lián)機(jī)器人早在上世紀(jì)的90年代就已嶄露頭角，現(xiàn)在更是工業(yè)機(jī)器人的新生代力量，廣泛應(yīng)用在醫(yī)藥、電子等輕工業(yè)，本文就為大家介紹它的分類(lèi)、應(yīng)用領(lǐng)域等相關(guān)知識(shí)。

發(fā)展歷程

國(guó)外 1931年，Gwinnett在其專(zhuān)利中提出了一種基于球面并聯(lián)機(jī)構(gòu)的娛樂(lè)裝置；

并聯(lián)娛樂(lè)裝置 1940年，Pollard在其專(zhuān)利中提出了一種空間工業(yè)并聯(lián)機(jī)構(gòu)，用于汽車(chē)的噴漆；

Pollard的并聯(lián)機(jī)構(gòu) 1962年，Gough發(fā)明了一種基于并聯(lián)機(jī)構(gòu)的六自由度輪胎檢測(cè)裝置； ? 并聯(lián)機(jī)器人 1965年，Stewart首次對(duì)Gough發(fā)明的這種機(jī)構(gòu)進(jìn)行了機(jī)構(gòu)學(xué)意義上的研究，并將其推廣應(yīng)用為飛行模擬器的運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生裝置，這種機(jī)構(gòu)也是目前應(yīng)用最廣的并聯(lián)機(jī)構(gòu)，被稱(chēng)為Gough-Stewart機(jī)構(gòu)或Stewart機(jī)構(gòu)。

Gough- Stewart機(jī)構(gòu) 1978年，Mccallino等人首次設(shè)計(jì)出了在小型計(jì)算機(jī)控制下，在精密裝置中完成校準(zhǔn)任務(wù)的并聯(lián)機(jī)器人，真正拉開(kāi)了并聯(lián)機(jī)器人研究的序幕。 80年代末期到90年代以來(lái)，并聯(lián)機(jī)器人才引起廣泛注意。

國(guó)內(nèi) 1991年，燕山大學(xué)黃真教授在研制出我國(guó)第一臺(tái)六自由度并聯(lián)機(jī)器人樣機(jī)； 1997年，清華大學(xué)和天津大學(xué)合作研制的大型鏜床類(lèi)并聯(lián)樣機(jī)VAMTIY； 1998年，東北大學(xué)研制了五軸聯(lián)動(dòng)三桿并聯(lián)機(jī)床DSX5-70。 1999年，天津大學(xué)和天津第一機(jī)床總廠合作研制了三坐標(biāo)并聯(lián)機(jī)床商品化樣機(jī)LINAPOD，哈爾濱工業(yè)大學(xué)也研制了一臺(tái)六自由度并聯(lián)機(jī)床樣機(jī)。 ? 我國(guó)對(duì)并聯(lián)機(jī)器人的研究起步較晚，技術(shù)與國(guó)外相比還存在著差距。在并聯(lián)機(jī)器人不過(guò)，經(jīng)過(guò)近幾年的發(fā)展，國(guó)產(chǎn)并聯(lián)機(jī)器人應(yīng)用水平日益提高，逐漸受到企業(yè)的認(rèn)可與使用。 ? ?

并聯(lián)機(jī)器人特點(diǎn)

并聯(lián)機(jī)構(gòu)（Parallel Mechanism，簡(jiǎn)稱(chēng)PM），可以定義為動(dòng)平臺(tái)和靜平臺(tái)（定平臺(tái)）通過(guò)至少兩個(gè)獨(dú)立的運(yùn)動(dòng)鏈相連接，機(jī)構(gòu)具有兩個(gè)或兩個(gè)以上自由度，且以并聯(lián)方式驅(qū)動(dòng)的一種閉環(huán)機(jī)構(gòu)。 其特點(diǎn)有：結(jié)構(gòu)緊湊，剛度高，承載能力大；無(wú)累計(jì)誤差，精度高；占用空間小；速度快，運(yùn)動(dòng)性能佳，部件磨損小，壽命長(zhǎng)。

并聯(lián)機(jī)器人結(jié)構(gòu)圖 ? ?

并聯(lián)構(gòu)型分類(lèi)

在并聯(lián)機(jī)器人機(jī)構(gòu)體系中，有多種機(jī)構(gòu)種類(lèi)的劃分，按照自由度劃分，分為： ? 2 自由度并聯(lián)機(jī)構(gòu) 在并聯(lián)機(jī)構(gòu)領(lǐng)域，2自由度并聯(lián)機(jī)構(gòu)的自由度最少，分為平面結(jié)構(gòu)和球面結(jié)構(gòu)兩大類(lèi)，主要適用于平面或球面定位，應(yīng)用領(lǐng)域大。 ? 天津大學(xué)擁有獨(dú)立知識(shí)產(chǎn)權(quán)的二自由度并聯(lián)機(jī)構(gòu)Diamond機(jī)器人目前已規(guī)?；瘧?yīng)用在電子、醫(yī)藥、食品等工業(yè)領(lǐng)域中，為包裝、移載等物流環(huán)節(jié)提供了高效、高質(zhì)的保障。 ? 3 自由度并聯(lián)機(jī)構(gòu) ? 3 自由度并聯(lián)機(jī)構(gòu)種類(lèi)較多，形式較復(fù)雜，一般有以下形式：平面3自由度并聯(lián)機(jī)構(gòu)，如3-RRR 機(jī)構(gòu)，它們具有2個(gè)移動(dòng)和一個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)；球面3自由度并聯(lián)機(jī)構(gòu)，如3-UPS-1-S 球面機(jī)構(gòu)，該類(lèi)機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)學(xué)正反解都很簡(jiǎn)單，是一種應(yīng)用很廣泛的3維移動(dòng)空間機(jī)構(gòu)；空間3自由度并聯(lián)機(jī)構(gòu)，這類(lèi)機(jī)構(gòu)屬于欠秩機(jī)構(gòu)，在工作空間內(nèi)不同的點(diǎn)其運(yùn)動(dòng)形式不同是其最顯著的特點(diǎn)。還有一類(lèi)是增加輔助桿件和運(yùn)動(dòng)副的空間機(jī)構(gòu)。 ? 4 自由度并聯(lián)機(jī)構(gòu) ? 4 自由度并聯(lián)機(jī)構(gòu)大多不是完全并聯(lián)機(jī)構(gòu)，不過(guò)可以擴(kuò)大應(yīng)用范圍，在三自由度并聯(lián)機(jī)構(gòu)的基礎(chǔ)上增加一個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)自由度，形成四自由度并聯(lián)機(jī)器人。 ? 5 自由度并聯(lián)機(jī)構(gòu) 國(guó)際上一直認(rèn)為不存在全對(duì)稱(chēng)五自由度并聯(lián)機(jī)器人機(jī)構(gòu)。不過(guò)，非對(duì)稱(chēng)五自由度并聯(lián)機(jī)器人機(jī)構(gòu)比較容易綜合。Lee和Park在1999年提出一種結(jié)構(gòu)復(fù)雜的雙層五自由度并聯(lián)機(jī)構(gòu)；Jin等在2001年綜合出具有三個(gè)移動(dòng)自由度和兩個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)自由度的非對(duì)稱(chēng)五自由度并聯(lián)機(jī)構(gòu)。 ? 6 自由度并聯(lián)機(jī)構(gòu)

6 自由度并聯(lián)機(jī)構(gòu)是并聯(lián)機(jī)器人機(jī)構(gòu)中的一大類(lèi)，是國(guó)內(nèi)外學(xué)者研究得最多的并聯(lián)機(jī)構(gòu)，廣泛應(yīng)用在飛行模擬器、6維力與力矩傳感器和并聯(lián)機(jī)床等領(lǐng)域。但這類(lèi)機(jī)構(gòu)有很多關(guān)鍵性技術(shù)沒(méi)有或沒(méi)有完全得到解決，比如其運(yùn)動(dòng)學(xué)正解、動(dòng)力學(xué)模型的建立以及并聯(lián)機(jī)床的精度標(biāo)定等。 ? ?

應(yīng)用領(lǐng)域

并聯(lián)機(jī)構(gòu)多用于需要高剛度、高精度、高速度，無(wú)需大空間的場(chǎng)合，具體應(yīng)用包括： 1、食品、醫(yī)藥、電子、化工行業(yè)的分揀、搬運(yùn)、裝箱等。 ? 2、模擬運(yùn)動(dòng) 如飛行員三維空間訓(xùn)練模擬器；工程模擬器，如船用搖擺臺(tái)等；檢測(cè)產(chǎn)品在模擬的反復(fù)沖擊、振動(dòng)下的運(yùn)行可靠性；娛樂(lè)運(yùn)動(dòng)模擬臺(tái)。 ? 波音737-400飛行模擬器 3、并聯(lián)機(jī)床 ? 4、對(duì)接動(dòng)作 ? 航天器對(duì)接口 如宇宙飛船的空間對(duì)接；汽車(chē)裝配線(xiàn)上的車(chē)輪安裝；醫(yī)院中的假肢接骨。 5、承載運(yùn)動(dòng) 如大扭矩螺栓緊固；短距離重物搬運(yùn)。 6、金屬切削加工 可應(yīng)用于各類(lèi)銑床、磨床鉆床或點(diǎn)焊機(jī)、切割機(jī)。 7、可用于測(cè)量機(jī)，用來(lái)作為其他機(jī)構(gòu)的誤差補(bǔ)償器 8、微操作機(jī)器人 用于微動(dòng)機(jī)構(gòu)或者微型機(jī)構(gòu) 9、機(jī)器人關(guān)節(jié) 可用作機(jī)器人的關(guān)節(jié)，爬行機(jī)構(gòu)、食品、醫(yī)藥包裝和移載機(jī)械手等。

并聯(lián)機(jī)器人在操作中具有重量輕、剛度高、速度快等等許多優(yōu)勢(shì)，應(yīng)用于許多不同領(lǐng)域，因此，了解一些它的相關(guān)知識(shí)，相信會(huì)對(duì)您有所幫助。

編輯：黃飛

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