1.1 并联机器人研究背景

九十年代以来，并联机构成为新的研究热点，受到广泛关注。并联机构的研究内容主要涉及型综合、位置正反解、奇异位形、工作空间、数控编程、测量标定、制造工艺和工程应用等许多问题。与传统的串联机构相比，并联机构具有速度高、刚度高、承载能力高等的性能，于是受到了全球许多科学家的关注。并联机器人目前主要应用于各种模拟器、航天上的飞船对搂器、航海上的潜艇救援对接器、精密操作的微动器、工业上可以作为大件的装配机器人等领域。近年来以并联机构为主体的并联机床(或称虚拟轴机床也逐渐成为研究热点，有广阔发展前景。

但同时并联机构的几何特性决定了其具有很大不足，如工作空间小及奇异位形复杂等等。奇异位形的存在，表现为两种情形，一是并联机构的某些机构被钢化;另一种情形是机构在某些位形时出现多余自由度情形，此时机构失控。这两种情形机构都无法满足工作要求。冗余并联机器人因其独特的性能，有望解决并联机器人所具有的一些缺点，因此受到越来越多的关注。目前国内外学者在研究过程中面临的最大挑战是并联机构运动学正解无解析解或解析解推导极其困难。而运动学正解问题是后续研究其动力学控制、奇异位形、工作空间等问题的基础，可以说，正解问题不解决，后续工作将举步维艰。

并联机器人研究现状

并联机器人有关的定义很多，其中众多学者较认同的是Vischer对并联机器人的定义: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。

目前，国内外关于并联机构的研究主要集中于机构学、运动学、动力学和控制策略等几个领域。其中机构学和运动分析主要研究并联机构的运动学、奇异位形、工作空间和灵巧度分析等方面，这项研究是实现并联机构控制和应用的基础。

并联机构最早在1949 年由Gough用于轮胎检测装置，如图1-1所示。英国高级工程师StewFreedom”的论文，并联机构因此引起了广泛的关注，奠定了他在空间并联机构中的重要地位，因此此典型并联机构平台称为Stewart平台，现在“Stewart Platform' (图1-2)成为并联机器人领域使用最多的名词之一，如图1-2所示。

图1-1 并联轮胎检测装置 图1-2 Stewart并联机器人机构