并联机器人
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。