研究综述

(12-6台体型并联机器人的工作空间研究)

在人们通常的概念中,机器人应该是类似于人的一种机械,并且带有一定的智能。美国机器人研究所给出了机器人的精确定义,即机器人是一种被设计用来移动物体、部件、工具或者特定设备的,可以重复编程的、具有多种的功能的操纵器,它通过一系列可变的程控动作来完成各种各样的任务。现代所说的机器人多指工业机器人,大都是由基座、腰(肩部)、大臂、小臂、腕部和手部构成,大臂和小臂以串联的形式连接,因而称为串联机器人。就在串联机器人研究方兴未艾时,澳大利亚著名学者Hunt K H在1978年提出可以将6自由度的stewart平台机构作为机器人机构,随后,Mac Callion H和Pham D T首次将该机构按操作器设计,成功的将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tSewart并联机构是用6根可以独立地自由伸缩的的驱动杆,以球铰和虎克铰将上下两平台联结而成。这样,上平台相对于下平台就可以完成空间六个自由度的运动,在三维空间可以作任意方向的移动和绕任何轴线的转动。

并联机构与串联机构相比，具有刚度大、结构稳定、承载能力强、精度高、运动惯性小、运动学反解易求和便于实时控制等优点，具有广阔的应用前景。因此，并联机构学理论已成为机构学研究领域的研究热点之一。

并联机器人和串联机器人相比具有如下明显优点：

〔1）并联机构的末端件动平台由六根杆支撑,与串联机构相比,刚度大,而且结构稳定。由于刚度大,并联式结构较串联式结构在相同的自重或体积的情况下承载能力大得多

（2）串联机构的末端件的误差是各个关节误差的积累和放大,因而误差大,精度低。并联机构没有这样的积累和放大关系,误差较小。

（3）串联机器人的驱动电机和传动系统都放在运动着的大小臂上,增加了系统的运动惯性,恶化了系统的动力性能。并联机器人很容易将电机置于机座上,减少了运动负荷,极大地提高了系统的动力性能。

（4）在位置求解上,串联机构的正解容易,逆解十分困难,而并联机构的逆解容易,正解十分困难。由于机器人的在线实时计算是计算逆解,因此并联机构很容易实现,而串联机构就比较困难。