并聯(lián)機(jī)器人，英文名為Parallel Mechanism，簡(jiǎn)稱(chēng)PM，可以定義為動(dòng)平臺(tái)和定平臺(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)。

高速并聯(lián)機(jī)器人的研究最早追溯到 Clavel 博士于 1985 年發(fā)明的 Delta 機(jī)械手。該機(jī)器人主動(dòng)臂由外轉(zhuǎn)動(dòng)副驅(qū)動(dòng)，從動(dòng)臂為平行四邊形結(jié)構(gòu)，末端執(zhí)行器可在工作空間內(nèi)實(shí)現(xiàn) 3 維高速平動(dòng)。

研究理論：螺旋理論

螺旋理論是空間機(jī)構(gòu)學(xué)研究中一種非常重要的數(shù)學(xué)工具，尤其是近20年來(lái)在少自由度并聯(lián)機(jī)器人機(jī)構(gòu)構(gòu)型綜合方面發(fā)揮了至關(guān)重要的作用。

燕山大學(xué)的黃真教授是我國(guó)研究與應(yīng)用螺旋理論最早的學(xué)者，在他的專(zhuān)著中詳細(xì)系統(tǒng)地介紹了螺旋理論及其在機(jī)構(gòu)學(xué)中的應(yīng)用，從而大大地促進(jìn)了螺旋理論在機(jī)構(gòu)學(xué)特別是并聯(lián)機(jī)器人機(jī)構(gòu)學(xué)的發(fā)展。而北京交通大學(xué)的方躍法教授創(chuàng)造性的利用螺旋理論解決了少自由度并聯(lián)機(jī)器人構(gòu)型綜合解析分析的難題，加速了螺旋理論應(yīng)用的普及。

在21世紀(jì)初的這二十年，隨著并聯(lián)機(jī)器人機(jī)構(gòu)學(xué)研究的熱潮，螺旋理論受到眾多機(jī)器人學(xué)家的青睞。國(guó)際上幾乎三分之一以上研究并聯(lián)機(jī)器人機(jī)構(gòu)學(xué)的文章采用了螺旋理論的方法，可以說(shuō)螺旋理論已經(jīng)成為了機(jī)器人機(jī)構(gòu)學(xué)研究的重要工具。

并聯(lián)機(jī)器人特點(diǎn)

并聯(lián)機(jī)器人的特點(diǎn)呈現(xiàn)為無(wú)累積誤差，精度較高；驅(qū)動(dòng)裝置可置于定平臺(tái)上或接近定平臺(tái)的位置，這樣運(yùn)動(dòng)部分重量輕、速度高、動(dòng)態(tài)響應(yīng)好。詳細(xì)表現(xiàn)如下：

（1）無(wú)累積誤差，精度較高；

（2）驅(qū)動(dòng)裝置可置于定平臺(tái)上或接近定平臺(tái)的位置，這樣運(yùn)動(dòng)部分重量輕，速度高，動(dòng)態(tài)響應(yīng)好；

（3）結(jié)構(gòu)緊湊，剛度高，承載能力大；

（4）完全對(duì)稱(chēng)的并聯(lián)機(jī)構(gòu)具有較好的各向同性；

（5）工作空間較?。?/p>

根據(jù)這些特點(diǎn)，并聯(lián)機(jī)器人在需要高剛度、高精度或者大載荷而無(wú)須很大工作空間的領(lǐng)域內(nèi)得到了廣泛應(yīng)用。

并聯(lián)機(jī)器人分類(lèi)

從運(yùn)動(dòng)形式來(lái)看，并聯(lián)機(jī)構(gòu)可分為平面機(jī)構(gòu)和空間機(jī)構(gòu)；細(xì)分可分為平面移動(dòng)機(jī)構(gòu)、平面移動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)構(gòu)、空間純移動(dòng)機(jī)構(gòu)、空間純轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)構(gòu)和空間混合運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)。

按并聯(lián)機(jī)構(gòu)的自由度數(shù)可分為2自由度并聯(lián)機(jī)構(gòu)、3自由度并聯(lián)機(jī)構(gòu)、4自由度并聯(lián)機(jī)構(gòu)、5自由度并聯(lián)機(jī)構(gòu)、6自由度并聯(lián)機(jī)構(gòu)。

其中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。從完全并聯(lián)的角度出發(fā)，這類(lèi)機(jī)構(gòu)必須具有6個(gè)運(yùn)動(dòng)鏈。但現(xiàn)有的并聯(lián)機(jī)構(gòu)中，也有擁有3個(gè)運(yùn)動(dòng)鏈的6自由度并聯(lián)機(jī)構(gòu)，如3-PRPS和3-URS等機(jī)構(gòu)，還有在3個(gè)分支的每個(gè)分支上附加1個(gè)5桿機(jī)構(gòu)作這驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的6自由度并聯(lián)機(jī)構(gòu)等。

審核編輯 黃昊宇