時間:2024-03-05 16:32:06來源:OFweek機(jī)器人網(wǎng)
并聯(lián)機(jī)器人,英文名為Parallel Mechanism,簡稱PM,可以定義為動平臺和定平臺通過至少兩個獨立的運(yùn)動鏈相連接,機(jī)構(gòu)具有兩個或兩個以上自由度,且以并聯(lián)方式驅(qū)動的一種閉環(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)器人主動臂由外轉(zhuǎn)動副驅(qū)動,從動臂為平行四邊形結(jié)構(gòu),末端執(zhí)行器可在工作空間內(nèi)實現(xiàn) 3 維高速平動。
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)的黃真教授是我國研究與應(yīng)用螺旋理論最早的學(xué)者,在他的專著中詳細(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
并聯(lián)機(jī)器人的特點呈現(xiàn)為無累積誤差,精度較高;驅(qū)動裝置可置于定平臺上或接近定平臺的位置,這樣運(yùn)動部分重量輕、速度高、動態(tài)響應(yīng)好。詳細(xì)表現(xiàn)如下:
(1)無累積誤差,精度較高;
(2)驅(qū)動裝置可置于定平臺上或接近定平臺的位置,這樣運(yùn)動部分重量輕,速度高,動態(tài)響應(yīng)好;
(3)結(jié)構(gòu)緊湊,剛度高,承載能力大;
(4)完全對稱的并聯(lián)機(jī)構(gòu)具有較好的各向同性;
(5)工作空間較小;
根據(jù)這些特點,并聯(lián)機(jī)器人在需要高剛度、高精度或者大載荷而無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
從運(yùn)動形式來看,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)分可分為平面移動機(jī)構(gòu)、平面移動轉(zhuǎn)動機(jī)構(gòu)、空間純移動機(jī)構(gòu)、空間純轉(zhuǎn)動機(jī)構(gòu)和空間混合運(yùn)動機(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,是國內(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。但這類機(jī)構(gòu)有很多關(guān)鍵性技術(shù)沒有或沒有完全得到解決,比如其運(yùn)動學(xué)正解、動力學(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),這類機(jī)構(gòu)必須具有6個運(yùn)動鏈。但現(xiàn)有的并聯(lián)機(jī)構(gòu)中,也有擁有3個運(yùn)動鏈的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個分支的每個分支上附加1個5桿機(jī)構(gòu)作這驅(qū)動機(jī)構(gòu)的6自由度并聯(lián)機(jī)構(gòu)等。
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