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并联机器人
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'''并联机器人''' 英文名为ParallelMechanism，简称PM，可以定义为动平台和定平台通过至少两个独立的运动链相连接，机构具有两个或两个以上自由度，且以并联方式驱动的一种闭环机构。并联机器人的特点呈现为无累积误差，精度较高；驱动装置可置于定平台上或接近定平台的位置，这样运动部分重量轻，速度高，动态响应好。 中文名并联机器人外文名Parallel robot简 称PM特 点并联机构相关高校燕山大学 。 [[File:6f061d950a7b02080bd5a26868d9f2d3572cc81f.jpg|缩略图 [https://bkimg.cdn.bcebos.com/pic/6f061d950a7b02080bd5a26868d9f2d3572cc81f?x-bce-process=image/watermark,image_d2F0ZXIvYmFpa2U4MA==,g_7,xp_5,yp_ 原图链接][https://bkimg.cdn.bcebos.com/pic/6f061d950a7b02080bd5a26868d9f2d3572cc81f?x-bce-process=image/watermark,image_d2F0ZXIvYmFpa2U4MA==,g_7,xp_5,yp_ 图片来源百度]]] ==定义== 并联机构（ParallelMechanism，简称PM），可以定义为动平台和定平台通过至少两个独立的运动链相连接，机构具有两个或两个以上自由度，且以并联方式驱动的一种闭环机构。 ==特点== （1）无累积误差，精度较高； （2）驱动装置可置于定平台上或接近定平台的位置，这样运动部分重量轻，速度高，动态响应好； （3）结构紧凑，刚度高，承载能力大； （4）完全对称的并联机构具有较好的各向同性； （5）工作空间较小；根据这些特点，并联机器人在需要高刚度、高精度或者大载荷而无须很大工作空间的领域内得到了广泛应用。 ==相关人物事件== 1978年，Hunt首次提出把六自由度并联机构作为机器人操作器，由此拉开并联机器人研究的序幕，但在随后的近10年里，并联机器人研究似乎停滞不前。直到80年代末90年代初，并联机器人才引起了广泛注意，成为国际研究的热点。 在国内，燕山大学教授黄真教授在1991年研制出我国第一台六自由度并联机器人样机(图1-5)，在1994年研制出一台柔性铰链并联式六自由度机器人误差补偿器，在1997年出版了我国第一部关于并联机器人理论及技术的专著，2006年又出版了[[《高等空间机构学》]]。黄真，男，汉族，1936年2月出生，江苏宜兴人，教授，1959年毕业于哈尔滨工业大学机械工艺专业，现任燕山大学教授,博士生导师。他是我国最早的一位从事并联机器人研究的学者，也是该领域的最著名的学者。他多次参加国际学术活动，在国际上已有较大的影响，特别是在2004年举行有44个国家500多名学者参加的国际机器和机构学学会国际学术年会第11届大会上，他为6个中心发言人之一。 他主要从事[[机器人]]学、和并联机器人机械学等方面的研究工作。多年来，先后承担国家自然科学基金项目9项，国家863项目3项，国家科技攻关等项目共计20余项。已在国内外发表论文280余篇，其中国际著名杂志《MechanismandMachineTheory《InternationalJournalofRoboticsResearch》,《JournalofRoboticSystems》，《ASMJournalofMechanicalDesign》发表30余篇；ASME、IEEE等国际会议发表论文50余篇；《中国科学》及国内一级学术杂志《机械工程学报》、《中国机械工程》、等发表论文40余篇。其中129篇次被三大索引（SCI－33、EI－88和ISTP－8）收录，他引总共369次。出版专著《空间机构学》（1991年）和《并联机器人机构学理论及控制》（1997年），后者被审定为“全国高技术重六自由度机器人误差补偿器点图书”。他的专著[[《高等空间机构学》]]又被教育部审定为全国研究生指定教材，已于2006年6月出版。 他的研究成果已获国家教育部科自然科学1等奖2项，河北省科技进步1等奖2项等科技奖励共计16项。作为课题主要负责人主持国家自然科学基金等项目2项及河北省高层次特别优秀人才支持计划。黄真教授治学[[严谨]]、[[知识渊博]]、[[诲人不倦]]，直到近70岁的高龄仍旧奋战在科学研究的第一线。黄真教授在工作中他多次受到党和政府的表彰，多次被评为省管优秀专家。并多次获秦皇岛市劳动模范、河北省劳动模范和原机械工业部劳动模范等光荣称号。 [[File:C9fcc3cec3fdfc039fef69d0d43f8794a5c226c6.jpg|缩略图 [https://bkimg.cdn.bcebos.com/pic/c9fcc3cec3fdfc039fef69d0d43f8794a5c226c6?x-bce-process=image/watermark,image_d2F0ZXIvYmFpa2U3Mg==,g_7,xp_5,yp_ 原图链接][https://bkimg.cdn.bcebos.com/pic/c9fcc3cec3fdfc039fef69d0d43f8794a5c226c6?x-bce-process=image/watermark,image_d2F0ZXIvYmFpa2U3Mg==,g_7,xp_5,yp_ 图片来源百度]]] ==相关理论== ===螺旋理论并联机构=== 特点;1965年，德国Stewart 发明了六自由度并联机构，并作为飞行模拟器用于训练飞行员。1978年澳大利亚著名机构学教授Hunt提出将并联机构用于[[机器人手臂]]。 并联机构的特点： （1）与串联机构相比刚度大，结构稳定； （2）承载能力大； （3）微动精度高； （4）运动负荷小； （5）在位置求解上，串联机构正解容易，但反解十分困难，而并联机构正解困难反解却非常容易。由于机器人在线实时计算是要计算反解的，这对串联式十分不利，而并联式却容易实现。 ==分类== 从运动形式来看，并联机构可分为平面机构和空间机构；细分可分为[[平面移动机构]]、[[平面移动转动机构]]、[[空间纯移动机构]]、[[空间纯转动机构]]和[[空间混合运动机构]],另可按并联机构的自由度数分类： （1）2自由度[[并联机构]]。自由度并联机构,如5-R、3-R-2-P（R表示转动副，P表示移动副）平面5杆机构是最典型的2自由度并联机构，这类机构一般具有2个移动运动。 （2 ）3 自由度并联机构。 3 自由度并联机构各类较多，形式较复杂，一般有以下形式：平面3自由度并联机构，如3-RRR 机构、3-RPR 机构，它们具有2个移动和一个转动；球面3自由度并联机构，如3-RRR 球面机构、3-UPS-1-S 球面机构，3-RRR 球面机构所有运动副的轴线汇交空间一点，这点称为机构的中心，而3-UPS-1-S 球面机构则以S的中心点为机构的中心，机构上的所有点的运动都是绕该点的转动运动；3 维纯移动机构，如Star Like 并联机构、Tsai 并联机构和DELTA 机构，该类机构的运动学正反解都很简单，是一种应用很广泛的3维移动空间机构；空间3自由度并联机构，如典型的3-RPS 机构，这类机构属于欠秩机构，在工作空间内不同的点其运动形式不同是其最显著的特点，由于这种特殊的运动特性，阻碍了该类机构在实际中的广泛应用；还有一类是增加辅助杆件和运动副的空间机构，如德国汉诺威大学研制的并联机床采用的3-UPS-1-PU 球坐标式3 自由度并联机构，由于辅助杆件和运动副的制约，使得该机构的运动平台具有1 个移动和2 个转动的运动（也可以说是3个移动运动） 。<ref>[https://baike.baidu.com/reference/445852/1bfe3SBk0EIhDdxi8Tl1PGNywgi8-IKHaOs8nDOdwmicc_VciX2xtkYicg5rx290ZSyQcUCokwLhJsGH5KS9RexWPpXBetKWyaCYzYnd4xu2aSQVGJnxSJoZuTlWE-wFyO_CS1MbYWDM1CpdXSk4JtOII7Q3tHGQ0rAwn3Zw5CjHhNCX2LCO1DglkmQQGJUbY5e6XLqv-5H2nYsMVrYVEOyxsfOmms3bDpAlhbhDKs5HIlvogfA1Rh_-uSyz8qqF2Embs7qYnLQD2Nl30kwCD_WfwUnnLg | 中国知网,引用日期2017-03-05]] </ref> （3 ）4 自由度并联机构。自由度并联机构大多不是完全并联机构，如2-UPS-1-RRRR 机构，运动平台通过3个支链与定平台相连，有2个运动链是相同的，各具有1个虎克铰U ，1 个移动副P ，其中P 和1 个R 是驱动副，因此这种机构不是完全并联机构。 （4 ）5 自由度并联机构。现有的5 自由度并联机构结构复杂，如韩国Lee的5自由度并联机构具有双层结构（2 个并联机构的结合）。 （5）6自由度并联机构。自由度并联机构是并联机器人机构中的一大类，是国内外学者研究得最多的并联机构，广泛应用在飞行模拟器、6维力与力矩传感器和并联机床等领域。但这类机构有很多关键性技术没有或没有完全得到解决，比如其运动学正解、动力学模型的建立以及并联机床的精度标定等。从完全并联的角度出发，这类机构必须具有6个运动链。但现有的并联机构中，也有拥有3 个运动链的6 自由度并联机构，如3-PRPS 和3-URS 等机构，还有在3 个分支的每个分支上附加1个5杆机构作这驱动机构的6自由度并联机构等。 [[File:D009b3de9c82d1582556d3d9800a19d8bd3e4286.jpg|缩略图 [https://bkimg.cdn.bcebos.com/pic/d009b3de9c82d1582556d3d9800a19d8bd3e4286?x-bce-process=image/watermark,image_d2F0ZXIvYmFpa2U3Mg==,g_7,xp_5,yp_ 原图链接][https://bkimg.cdn.bcebos.com/pic/d009b3de9c82d1582556d3d9800a19d8bd3e4286?x-bce-process=image/watermark,image_d2F0ZXIvYmFpa2U3Mg==,g_7,xp_5,yp_ 图片来源百度]]] ==背景应用== 历史:并联机构的出现可以回溯至20世纪30年代。1931年，Gwinnett在其专利中提出了一种基于球面并联机构的娱乐装置（图1）；1940年，Pollard在其专利中提出了一种空间工业并联机构，用于汽车的喷漆（图2）；之后，Gough在1962年发明了一种基于并联机构的六自由度轮胎检测装置（图3）；三年后，Stewart首次对Gough发明的这种机构进行了机构学意义上的研究，并将其推广应用为飞行模拟器的运动产生装置，这种机构也是目前应用最广的并联机构，被称为Gough-Stewart机构或Stewart机构（图4）。<ref>[https://baike.baidu.com/reference/445852/e085zeHJ9HkYDP3wdlD7OWC5nubSpO0HOO4H5CKNOE9lGasDNEjLzQeV_MTCxxAOWw2Acr0iLYeaDpw_0GIck--knX3NgXs0gQMgL-k06B358H1a17b0nGU-Jmly1uKKVI_xE8-GgNaupFo5ow9cqQGjmm_ntmkCxluELSDlXSJW-cWplP4fatadupHGzFgkXbHRKphgj7MXMm2tAd4Wbgn9KGD0aVwJAQyOorhscIGVRRf-pAo725uPjWz9_-TKTpZgeSOcMtWO_yswuqo1J4_Who2hGw | 中国知网,引用日期2017-03-05]] </ref> ==并联娱乐装置== Pollard的并联机构并联机器人Gough- Stewart机构。 ==应用方面== （1）运动模拟器波音737-400飞行模拟器CAE 飞行模拟器。 （2）并联机床。 （3）微操作机器人。 （4）力传感器其他：军事领域中的[[潜艇]]、坦克驾驶运动[[模拟器]]，下一代战斗机的矢量喷管、潜艇及空间飞行器的对接装置、姿态控制器等；生物医学工程中的细胞操作机器人、可实现细胞的注射和分割；微外科手术机器人；大型射电天文望远镜的姿态调整装置；混联装备等，如SMT公司的Tricept混联机械手模块是基于并联机构单元的模块化设计的成功典范。 [[File:8326cffc1e178a8276816134fe03738da877e8e1.png|缩略图 [https://bkimg.cdn.bcebos.com/pic/8326cffc1e178a8276816134fe03738da877e8e1?x-bce-process=image/watermark,image_d2F0ZXIvYmFpa2UxMTY=,g_7,xp_5,yp_ 原图链接][https://bkimg.cdn.bcebos.com/pic/8326cffc1e178a8276816134fe03738da877e8e1?x-bce-process=image/watermark,image_d2F0ZXIvYmFpa2UxMTY=,g_7,xp_5,yp_ 图片来源百度]]] ==其他方面的应用== 并联机器人还广泛应用于其他领域，包括： 军事领域中的潜艇、坦克驾驶运动模拟器，下一代战斗机的矢量喷管、潜艇及空间飞行器的对接装置、姿态控制器等； 生物医学工程中的细胞操作机器人、可实现细胞的注射和分割； 微外科手术机器人； 大型射电天文望远镜的姿态调整装置； 混联装备等，如SMT 公司的Tricept 混联机械手模块是基于并联机构单元的模块化设计的成功典范 。<ref>[https://baike.baidu.com/reference/445852/fa4f93PVFaCy1XZ7ALyWH3tMG_qRWyN3mzqzXqMpAdBPDQi_0hRid2S6k4TiYLAFhnEAKCPSLk-ZxOi0fyKBSYE-pPQP5No16UvonC62QByAMuKWUAGO7YlFhhUlBX8cQWPkVQTM9UW-Z_yGASXgAVQgeDJk_czx6NBTfdkTpfuuUHk0cxDop1mMjE9ocx5FvE3HTAbgjBjLhmsWXa28bDoOz90MHpO8d9RoHuExZ9mNR7-Gc4_017MoC1G5QRPvbis1-HEfpx3vFsIrV7z794HnabkmsQ | 中国知网,引用日期2017-03-05]] </ref> ==参考资料== [[Category:330 物理學總論]]
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