第一章绪论

1. 冗余并联机器人的概述

在当今社会，由于科学技术的发展机器人已经与我们的生活融为一体，在我们的生活中随处可见机器人的存在。在一些高危作业的情况下，使用机器人可以有效的降低我们的工作风险。一般情况下，串联机器人的使用更为广泛。串联机器人具有更高的自由度，能够更好的灵活的进行操控。但同时它也存在着一些问题，如它的承载能力不强，动力学性能差等问题。因此人们引入了并联机器人。与串联机器人下相比，并联机器人具有机构稳定，刚度大，精度高和负载能力强的等优点。但在实际应用中，由于奇异点的存在，使得并联机构的优势不能发挥出来，因此冗余并联机器人就由此而生。如图1-1，就是一个并联机器人。

1-1并联机器人

1. 冗余并联机器人的研究现状

在1987年Hunt提出并联机器人结构模型以来，许多学者对并联机器人的研究感到了很多的兴趣。美国、日本先后有Roney、Ficher 、Duffy 、Sugimoto等一批学者从事并联机器人的研究，德国、英国、俄罗斯等一些欧洲国家也在研究。国内燕山大学的黄真教授也于1982年在美国参加了相关内容的研究，并在1983年取得了实质性的成果和突破性的发展。到目前为止，并联机构的样机各种各样，包括平面的、空间的，空间中还有不同自由度的、不同布置方式的、以及超多自由度并串联机构。总体上来说，60年代的飞行模拟器，70年代生成并联机器手的概念，80年代来开始制造和研究并联机器人机床，90年代利用并联机构开发起重机。

此后，俄罗斯、日本、德国、意大利以及欧洲的各大公司相继推出并联机器人作为加工工具的应用机构。我国对并联机器人及并联机床的研究与开发工作也非常的重视，中国科学院沈阳自动化研究所、清华大学、哈尔滨工业大学、东北大学、北京航空航天大学、燕山大学、浙江大学等许多单位也在对这项项目进行大量的研究，也取得了一定的成果。

1、并联机器人分类

自1993年，第一台并联机器人在美国德州自动化与机器人研究所诞生以来，并联机器人无论在外型和结构都得到了充分的发展，其可分为以下几类：

（1）按自由度的数目分类，并联机器人可做F自由度（DOF）操作，则称其为F自由度并联机器人。例如：一并联机器人有六个自由度，称其为6-DOF并联机器人。冗余并联机器人，即其自由度大于六的并联机构。欠秩并联机器人，即机构的自由度小于其阶的并联机构。

（2） 按并联机构的输入形式分类，可将并联机器人分为：旋转驱动输入并联机器人和线性驱动输入并联机器人。线性驱动输入的并联机器人是被研究较多的，这种类型的机 器人位置逆解非常简单，且具有唯一性。旋转驱动输入型并联机器人与线性驱动输入并联机器人相比，具有结构更紧凑、惯量更小、承载能力相对更强等优点；但它 的旋转输入形式决定了位置逆解的多解性和复杂性。