并联机器人研究进展

并联机器人的研究近年来成为机器人研究的主要热点之一,国内外目前已研制了多台样机,机构学在并联机器人的研究中起着非常重要的作用,本文综述了近年来在并联机器人机构学方面的研究进展。     

并联机器人及其机构学理论

介绍了并联式机器人,以及并联机器人机构学理论及其发展,特别介绍在称为２１世纪的新型机床;分析了并联机器人的结构,特点和广泛的应用前景。     

3-PRU并联机器人机构及其运动学

提出了一种空间3自由度并联机构3-PRU,该机构有动平台、定平台和三个连接支链组成,动平台相对于定平台有2个转动和1个移动。该机构是个过约束机构,结构简单、对称,刚度高,控制简单。文中建立了运动学方程,通过计算给出了位置反解和Jacobi矩阵。     

并联机器人机床

目前,各式各样的并联机构的研究、开发与应用已经逐渐地覆盖到了工业领域的方方面面。在机床上应用并联机构是先进机床的发展趋势。应用并联机构的机床被称为并联机器人机床或者并联运动学机床。并联机器人机床的开发被认为是未来制造业关键的机器人应用技术,并联机器人与机床交叉领域的研究也成了目前的热点。     

3-RRRT并联机器人位置分析

本文旨在研究和分析3-RRRT并联机器人位置的正、反解问题．运用了齐次坐标系法和空间矢量法对3-RRRT并联机器人机构进行了分析，用解析的方法给出了该并联机器人的8组位置反解，采用数值方法给出了该并联机器人的位置正解．并基于I-deas系统下的实体模型，应用MATLAB语言及其优化工具箱，实例验证了该数学模型的正确性．     

6-SPS并联机器人机构运动分析

本文对6-SPS机构通过部分输入转换的方法,将该机构的位置正解问题由六维降为三维;经巧妙数学处理,直接得出了速度、加速度反解表达式,从而简化了机构的运动分析。     

3—RPS控制姿态用并联机器人机构的位置反解

首先提出了３－ＲＰＳ控制姿态用并联机器人机构位置反解方程 解的分组特点，然后应用连续法求解多项式方程组时构造初始方程组的原则，给出了该机构位置反解的高效算法。     

并联机器人机构综合方法比较研究

总结了并联机器人机构综合的3种主要方法．以一种典型机构的综合过程作为分析范例,分析了应用3种不同机构综合方法在机构综合过程中的不同思想、数学表达和综合步骤．得出了它们之间的优点、缺点以及不同的应用特点．在此基础上,首次提出研究机构综合统一理论的思路．     

一种3-P(4U)并联机器人的运动学分析

分析了3—P(4U)这一新型并联机器人的结构特点及其能实现三维移动的机构学原理，推导了求解该机构的位置、速度、加速度的正、反解方程，并进行了数值验证，绘出了几种典型输入时动平台的运动特性曲线。     

平面五杆并联机器人动力学分析

用拉格朗日法推导出平面五杆并联机器人的动力学模型,得出驱动力矩的表达式.通过对平面五杆并联机器人模型的分析,得出了平面五杆并联机器人的主动关节等效惯量、耦合惯量和驱动力矩的变化规律.结果表明,对于给定的运动规律,机构的位形对系统的主动关节等效惯量、耦合惯量和驱动力矩的影响较大.     

绳牵引并联机器人机构的运动学正解研究

提出了并联机构CRPM(Completely Restrained Position Mechanisms)正解的三棱锥法,确定了正解的数目,给出了其解析形式,并以反解为已知通过实例验证。避免了数值法计算速度太慢的缺点,采用Mathematica符号计算软件提高了推导并联机构CRPM解析解的效率。     

一种新型4自由度并联机器人自由度分析

采用对称结构的4自由度并联机器人一般是过约束机构.采用传统的机构学理论和方法对其运动自由度进行分析往往会得出错误的结论,现采用螺旋理论对一种新型的、结构对称的4自由度并联机器人进行了全面的自由度分析,证明了这种机构运动平台的自由度数目及其相应的自由度特性,为这种机构进一步深入的研究打下了基础.     

关于6-SPS并联机器人机构工作空间的研究

提出用数值分析与优化相结合的方法对6-SPS并联机器人机构的工作空间进行研究.根据该机构的特点和应用需要,把上平台中心可达范围分别定义为定姿态可达空间和工作空间两类.对于给定结构参数的6-SPS机构,在确定工作空间的最高点和最低点后,即可快速计算出其工作空间的边界.考察了结构参数对工作空间的影响,得出一些规律性变化关系.这些结果可以用来确定6-SPS并联机器人机构的实际结构参数。     

一种新型两自由度高速并联机械手的尺度综合

对含被动支链的两自由度平动并联机构的概念设计进行了研究,归纳了被动支链的几种可能构型.运用螺旋理论对被动支链进行自由度分析,进而提出了一种新型高速并联机械手机构,该机械手包含两条主动支链和两条被动支链,其中被动支链用来对动平台的姿态进行约束,并提高机械手的刚度.在进行运动学分析的基础上,以机械手雅克比矩阵条件数在工作空间上的平均值和最大值的加权值为性能指标,对该并联机械手机构进行了尺度综合.研究表明,该两自由度平动并联机械手可与一单自由度进给机构组合,构成一个三自由度平动混联机械手,适用于工业领域的高速拾放操作.     

并联机器人动力学的子结构Kane方法

基于Kane方法,提出了一种适合建立并联机器人动力学方程的子结构Kane方法。该方法将并联机器人的各个杆件看作是独立的子结构,针对每个子结构建立各自的动力学方程,根据子结构之间的约束关系构成系统的约束动力学方程,最后运用正交补法或SVD奇异值分解法消去子结构之间的约束,形成系统的动力学表达式。以Stewart平台机械手为例,说明了该方法的建模过程。与Newton-Euler方法、Lagrange方法及传统的Kane方法相比,整个推导过程简单明了,最终构成的系统动力学方程非常简洁,计算效率高,适于并行计算。     

六自由度绳牵引并联机构的可达工作空间分析

提出一种由7根绳牵引的六自由度并联机构、建立其数学模型。对机构进行基于矢量封闭原理的可达工作空间分析，同时采用Monte-Carlo技术在Matlab环境下编程进行仿真，验证所采用分析方法的可行性。仿真结果是可达工作空间的数值近似表示，可通过提高所提取的点数来提高显示精度。     

一种用于风洞的新型柔索驱动并联机构设计

该文阐述了柔索驱动并联机构的特点及其潜在的应用范围，提出了一种新型的六自由度柔索驱动并联机构的结构形式。采用几何方法给出了该机构的构型设计过程，建立了该机构的数学模型，并进行位置分析和静力学分析；在此基础上利用正交补的方法，给出工作空间的判别条件；最后在Mathematica环境下编程进行仿真，获得了该机构工作空间的数值表示。     

并联机构动力学建模及伺服系统参数辨识

研究一种三自由度并联机构动力学建模及伺服系统参数辨识方法．首先导出了外移动副驱动，含平行四边形支链结构的位置、速度及加速度逆解模型，并利用虚功原理建立其刚体动力学逆解模型．在此基础上，提出了辨识该并联机构伺服系统参数的一种方法．该方法采用变频三角波输入，克服了伪随机二位式序列信号幅值变化大、易造成对伺服电机冲击和引起其速度环开环等问题，且通过附加惯性负载，可将包括伺服系统转动惯量在内的所有参数辨识出来，为系统动态性能在全工作空间内取优奠定了基础．     

Optimal Kinematic Design of a 2-DOF Planar Parallel Manipulator

Closed-form solutions were developed to optimize kinematics design of a 2-degree-of-freedom (2-DOF) planar parallel manipulator. The optimum design based on the workspace was presented. Meanwhile, a global, comprehensive conditioning index was introduced to evaluate the kinematic designs. The optimal parallel manipulator is incorporated into a 5-DOF hybrid machine tool which includes a 2-DOF rotational mill-ing head and a long movement worktable. The results show that the planar parallel manipulator-based ma-chine tool can be successfully used to machine blades and guide vanes for a hydraulic turbine.