专题一并联机器人的研究现状及其应用主讲人杨文亮
并联机器人研究的进展与现状
的成 果也 不 多 。到 ８ Ｏ年代 末 特别 是 ９ Ｏ年 代 以来 ， 并
联 机 器 人 才 被广 为 注 意 ， 成 了新 的 热 点 ， 多 大 型 并 许 会 议 均设 多个 专题 讨 论 ， 国际 上 的 著 名学 者 有 ｗａｌ ｒ —
ｄ ｏ Ｒｏ ｈ ｒ ｎ， ｔ Ｇｏｓ ｅ ｉ ｓ ｌｎ，Ｆｅ ｏ ｎｔ ｎ，Ｍ ｅ ｌ ｔ ｒ ｅ Ａｎｇｅｅ Ｓｕ ｌｓ ｇｉ
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（ ｅｈ ｎ ｓ ｅｔｏ ｉ ｇ ｎ ｅ ｉｇ ｓ ｅｉｌ Ｈａ ｂｎＩ ｓ ｔｔ Ｔｅｈ ｏｏ ｙ ５ ０ １ Ｍ ｃ ａ ｉ Ｅｌｃ ｎｃＥｎ ｉｅｒｎ ｃ ｔ ｍ ｒ ｐ ａ ｙ， ｒｉ ｎ ｔ ｕ ｅｏ ｉ ｆ ｃ ｎ ｌ ，１ ０ ０ ） ｇ
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并 联 机 器 人研 究 的 进 展 与 现 状
陈 学 生 陈在 礼 孔 民秀
（ 尔 滨 Ｔ业 大 学 机 械 电子 Ｔ 程 教 研 室 哈 哈尔滨 １００ 人 是 一 类 全 新 的 机 器 人 ， 具 有 刚 度 大 、 载 能 力 强 、 差 小 、 度 高 、 它 承 误 精 自重 负 荷 比小 、 力 性 动
并联机器人机构研究概述
基金项目：河南理工大学青年基金资助项目（１３３１１１）并联机器人机构研究概述张跃敏，谢刚（河南理工大学机械与动力工程学院，河南焦作４５４００３）工业机器人自１９６０年代初问世以来，得到十分迅速的发展，已广泛应用于各个工业领域以及服务行业、医疗卫生等方面。
在工业（串联）机器人方兴未艾时，又出现了一种全新的并联机器人种类。
并联机器人与串联机器人相比具有结构刚度大、承载能力强、运动精度高以及位置反解简单和力反馈控制方便等诸多优点［１，２］，近年来，被广泛应用到航天器对接装置、雷达定向装置以及虚拟轴高速并联机床。
由于其卓越的运动学和动力学性能以及潜在的工业应用前景，吸引了世界范围内的众多学者对它的研究与开发。
本文对其中并联机器人机构的研究现状与成果进行概述。
１并联机器人机构的研究现状并联机器人的研究大致分为两类：一类是并联机器人机构分析，包括对已经存在的并联机器人进行机构学、运动学、动力学、运动控制、路径规划，智能设计等的研究。
其应用领域主要有：并连机床、飞行模拟器、空间飞行对接机构、装配生产线、卫星天线换向装置、海军舰艇观测台、天文望远镜跟踪定位系统、动感娱乐平台以及医疗设备。
并联机构学与运动学分析主要研究并联机器人的运动学、奇异位形、工作空间等方面，是并联机器人控制和应用研究的基础。
并联机器人动力学分析的方法很多，主要有：拉格朗日法、牛顿－欧拉法、高斯法、凯恩法等。
由于并联机构的复杂性，目前有关对并联机器人的研究大都集中在机构学方面，而对于动力学的研究相对较少。
另一类即是并联机器人机构综合，也就是寻找作为机械承载本体的新机构类型。
本质上，机构综合是最具原始创新的工作［２］。
最初，这一研究课题严重依赖设计者的经验，直觉和灵感。
因此，在研究的过程中没有可靠的方法和科学的步骤来遵循。
综合出的机构不具备完整的系统性和规律性，导致了机构综合困难很大且成果不多。
因此，许多学者在致力于寻找一种具有普遍意义的机构综合方法。
并联机器人的研究现状与发展趋势
并联机器人的研究现状与发展趋势近年来，并联机器人的研究与发展取得了显著的进展。
并联机器人是指由多个运动链并联组成的机器人系统，其灵活度和精度相对较高。
本文将从研究现状和发展趋势两个方面探讨并联机器人领域的最新进展。
一、研究现状目前，对并联机器人的研究主要集中在以下几个方面。
1. 动力学建模与控制并联机器人的动力学建模与控制是研究的重点之一。
通过建立准确的动力学模型，可以为控制算法的设计提供依据。
同时，研究者也在探索适用于并联机器人的高效控制策略，以提高系统的运动性能和稳定性。
2. 仿真与优化设计借助计算机仿真技术，研究者可以对并联机器人进行各种仿真实验，并对其性能进行评估和优化设计。
仿真技术不仅提高了研究效率，还能降低实验成本，为机器人设计与控制提供理论依据。
3. 感知与认知并联机器人作为一种高度智能化的机器人系统，对外部环境的感知与认知显得尤为重要。
当前的研究方向主要包括机器视觉、力觉传感、环境感知等方面，旨在提高并联机器人的自主感知和认知能力，以更好地适应复杂的工作环境。
4. 应用研究并联机器人在工业生产、医疗手术、教育培训等领域都有广泛的应用前景。
目前，国内外研究机构和企业已经开始对并联机器人在各个领域的应用进行探索，并取得了一些令人瞩目的成果。
二、发展趋势未来，并联机器人领域有几个明显的发展趋势。
1. 多功能化随着技术的不断进步，未来并联机器人将具备更多的功能。
例如，在医疗领域，可以用于辅助手术、康复治疗等多个方面。
在工业生产中，可以用于灵活制造、装配与搬运等任务。
多功能化将使并联机器人更加灵活、智能，能够适应更多的应用场景。
2. 网络化并联机器人的网络化是未来的趋势之一。
通过与其他机器人、设备的互联互通，可以实现信息的共享与协同。
这将提高机器人的工作效率，加强机器人系统的整体协调能力，进一步推动机器人在实际应用中的普及和发展。
3. 人机协作人机协作是机器人发展的重要方向之一。
未来的并联机器人将具备更高的安全性和智能性，能够与人类进行无缝协作。
并联机器人研究现状
二、并联机器人控制策略的发展趋 势
由于并联机器人所属工作环境的多样 化，在实际的控制过程中．会出现更多的 不确定因素。随着高速高精度并联机器人 的发展和应用．并联机器人的实用性和智 能性将得到进一步提高。在机器人控制中， 各种鲁棒控制方法将变得越来越明显。基 于并联机器人的复杂非线性系统，需要采 用分散控制与鲁棒控制、自适应控制和智 能控制相结合的方法，使并联机器人的研 究不断深入。
３工作空间 工作空间为机器人的操作器端点能达 到的全部点集合．它也是机器人的一个重 要性能指标。影响工作空间的主要因素 是：杆长：由于杆的长度受其自身结构 的限制。其长度必须满足：几何方法是 单个开链终端杆的参考点轨迹。利用球 面将其工作空间的边界构造问题简化为 １ ２个球面的交集问题。在Ｍｕ…ｅ的基础 上．引入了铰链约束。并进行了类似的 工作。因此。在实际应用中。以下问题 更具意义：给出三维空间中姿态角的范 围或姿态参数。给出了一个轨迹，无论 是在相应的工作空间中，ＭｅＬｅＬｅ提出 了一些简化思想，使得这个问题可以通 过两个步骤来解决。 ４奇异形位 国内外学者很早就开始对奇异位形研 究。当移动平台围绕６个杆的交叉点旋 转时，Ｈｕｎｔ发现了奇异的位置。当并联 机构处于奇异位置时，会出现冗余自由度
并联机器人控制技术研究与应用
并联机器人控制技术研究与应用随着科技的不断进步与人类社会的快速发展，机器人在工业生产、医疗护理、教育培训等领域中扮演着越来越重要的角色。
并联机器人作为一种重要的机器人形态，具有高精度、高刚度等优点，在工业制造领域中得到广泛应用。
本文将探讨并联机器人控制技术的研究和应用。
首先，我们需要了解什么是并联机器人。
并联机器人是指由两个或多个机械臂通过共同的工作台实现协同作业的机器人系统。
相比于串联机器人，它具有更高的稳定性和精度，并且能够承受更大的负载。
此外，由于并联机器人的结构特点，它具备更灵活的运动能力，能够完成更加复杂的操作任务。
在并联机器人控制技术的研究中，一个重要的方向是运动控制。
并联机器人的运动控制主要包括位置控制和力控制两种方式。
位置控制是通过控制机器人关节的角度或位置来实现末端执行器的精确定位；而力控制则是通过传感器感知外界力或力矩，使用闭环控制技术来控制机器人的力输出。
这些控制方法可以有效地满足不同操作需求，提高生产效率和产品质量。
另一个研究方向是运动规划。
并联机器人的运动规划旨在确定机器人的轨迹和姿态，以完成特定的操作任务。
运动规划问题可以形式化为求解逆运动学、轨迹规划和轨迹跟踪等子问题。
逆运动学问题是指已知末端执行器的位置和姿态，求解机器人关节的角度或位置；轨迹规划问题是指规划机器人的运动轨迹，使得其能够在特定约束下完成任务；轨迹跟踪问题则是保持机器人执行轨迹时的稳定性和准确性。
运动规划的研究是为了提高机器人的操作能力和灵活性。
此外，并联机器人的控制技术还涉及到感知与导航、人机交互、智能控制等多个方面。
通过感知与导航技术，机器人可以获取周围环境的信息，并实现自主导航和位置定位。
人机交互技术使得人类与机器人可以进行自然的沟通与合作，提高工作效率和人机界面的友好性。
智能控制技术通过集成机器学习和人工智能算法，使得机器人可以自主学习和优化控制策略，适应不同的操作场景。
在应用层面，并联机器人的应用已经覆盖了多个领域。
并联机器人行业调研报告
并联机器人行业调研报告并联机器人是一种具有多个执行机构，可以同时完成多个任务的机器人系统。
与串联机器人相比，它具有更高的生产效率和更广泛的适用性。
在过去的几年中，随着技术的不断进步，一个不断发展的并联机器人行业正逐渐形成。
本文将对该行业进行调研，并就其发展现状、应用领域、市场前景等方面进行分析。
首先，目前并联机器人行业正迅速发展。
随着自动化技术的不断推进和人工智能的不断发展，越来越多的企业开始使用并联机器人来完成生产线上的任务。
与传统的串联机器人相比，它们具有更高的生产速度和更大的木材范围，可以完成更复杂的任务。
并联机器人行业的快速发展为企业提高生产效率提供了更多的选择。
其次，并联机器人在多个领域有着广泛的应用。
目前，它们主要应用于制造业、医疗、服务业等领域。
在制造业中，它们可用于完成产品的组装、搬运、焊接等工作。
在医疗领域，它们可用于手术辅助、康复训练等任务。
在服务业中，它们可用于餐厅服务、接待等工作。
并联机器人在这些领域的应用，不仅提高了工作效率，还减少了人工成本，使得企业更加具有竞争力。
此外，并联机器人行业的市场前景也十分广阔。
根据市场调研机构的数据显示，到2025年，全球并联机器人市场预计将达到数十亿美元。
这一庞大的市场规模将带来巨大的商机。
并联机器人行业的发展也将推动相关行业的进步，如传感器技术、控制算法等领域将会得到更多的关注和投资。
然而，并联机器人行业也面临一些挑战和问题。
首先，技术的不断进步和竞争的加剧，使得并联机器人的性能要求不断提高。
企业需要投入更多的研发资源来提升产品的竞争力。
此外，由于并联机器人的复杂性，其维护和运维成本也相对较高，这也是企业在选择使用并联机器人时需要考虑的问题之一。
综上所述，随着自动化技术的不断进步，并联机器人行业正迅速发展。
其在制造业、医疗、服务业等领域有着广泛的应用，市场前景广阔。
然而，该行业也面临一些挑战和问题。
未来，我们可以预见并联机器人将在更多领域中发挥重要作用，并推动相关技术的发展。
并联机器人综述论文
并联机器人综述论文院系：聊城大学东昌学院机电工程系专业：机械设计制造及其自动化班级：10本二姓名：姜丽梅学号：20100020749并联机器人综述论文摘要并联机器人是一类全新的机器人,它具有刚度大、承载能力强、误差小、精度高、自重负荷比小、动力性能好、控制容易等一系列优点,在21世纪将有广阔的发展前景。
本文根据掌握的大量并联机器人文献，对非对称3平动3ＵＰＵ并联机器人在运动学、动力学、机构性能分析等方面的主要研究成果、进展进行了阐述，同时阐述了非对称3平动3ＵＰＵ并联机器人在国内外的发展状况以及并联机器人构型设计原则关键词平动 3自由度并联机器人一、课题国内外现状及研究的主要成果少自由度并联机器人由于其驱动元件少、造价低、结构紧凑而有较高的实用价值，更具有较好的应用前景，因此少自由度的并联机器人的设计理论的研究和应用领域的拓展成为并联机器人的研究热点之一。
研究少自由度并联机构最早的学者应属澳大利亚著名机构学教授 Hunt ,在1983年,他就列举了平面并联机构、空间三自由度3-rps并联机构，但对四，五自由度并联机构未作详细阐述。
在Hunt之后,不断有学者提出新的少自由度并联机构机型。
在少自由度并联机构机型的研究中,三维平移并联机构得到广泛的重视。
clavel提出了一种可实现纯平运动三自由度Delta 并联机器人,在Delta机构的支链中采用平行四边形机构约束动平台的3个转动自由度。
Tsai提出的Delta机构完全采用回转副，并通过转轴的偏移扩大了Delta机构的工作空间。
在 Tricept并联机床上采用的构型是由 Neumann发明的一种具有3个可控位置自由度的并联机构，该机构的突出特点是带有导向装置,采用3个内副驱动支链并由导向装置约束动平台。
Tsai 通过自由度分析提取支链的运动学特征,系统研究了并联机构的综合问题,特别研究了一类实现三自由度平动的并联机构。
Rasim Alizade于2004年提出基于平台类型和联接平台的形式和类型进行分类的一种并联机构的结构综合和分类的新方法和公式,并综合出具有单平台和多平台的纯并联和串并联复联机构.我国燕山大学的黄真教授及其团队除了研制出解耦微型6维力传感器和微动机械，设计出一种新的高精度的机构方案外,还率先对少自由度并联机器人的基础理静刚度和精度.上海交大的高峰教授2002年运用复合副的概念来组合已知自由度数和自由度类型的支链,通过支链输出杆特殊的Plucker坐标来综合2-自由度的机器人。
并联机器人研究的进展与现状
文章编号:1002-0446(2002)05-0464-07并联机器人研究的进展与现状X陈学生 陈在礼 孔民秀(哈尔滨工业大学机械电子工程教研室 哈尔滨 150001)摘 要:并联机器人是一类全新的机器人,它具有刚度大、承载能力强、误差小、精度高、自重负荷比小、动力性能好、控制容易等一系列优点,在21世纪将有广阔的发展前景。
本文根据掌握的大量并联机器人文献,对其在运动学、动力学、机构性能分析等方面的主要研究成果、进展以及尚未解决的问题进行了阐述。
关键词:并联机器人;运动学;动力学中图分类号: T P24 文献标识码: BRECENT DEVELOPMENT AND CURRENT STATUSOF STEWART PLATFORM RESEARCHCHEN Xue-sheng CHEN Zai-li KONG M in-x iu(M echanism E lectronic Eng ineer ing spe cialty,H arbin I nstitute of T echnology,150001) Abstract:T he r ecent dev elo pm ent and curr ent status of the St ewar t platfor m r esea rch ar e descr ibed her e.W ith the discussio ns o f some o f the recent r esults o n kinema tics,dy namics,perfo rmance analy sis,the open pr oblems in parallel manipulator resear ch are identified. Keywords:stew art platfor m,kinematics,dynamics,per for mance analy sis1 引言(Introduction)并联机器人是一类全新的机器人,它具有刚度大、承载能力强、误差小、精度高、自重负荷比小、动力性能好、控制容易等一系列优点,与目前广泛应用的串联机器人在应用上构成互补关系,因而扩大了整个机器人的应用领域。
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• 汽车球节头疲劳试验机 用于各类车辆转向球节头疲劳试验，
获江苏省科技进步三等奖
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• 精确热处理机械手 可用于流态床粒子炉加热与流态床冷却
装置之间工件自动操作
• 可控定扭气动扳手 可实现气动扳手定扭、报警、自动切断
气源
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的设计；
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2）串、并联机器人机构应用研究
① 复合环境试验中多维振动台设计理论和 产品开发
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② 多维振动控制装置设计理论和产品开发
根据不同场合选择不同的方案，先后研究了被动弹性阻尼系统、永磁加 电磁控制变刚度半主动系统和磁流变阻尼器变阻尼半主动系统。
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谢谢大家！
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• 可控阻尼减振器 可用于多维减振系统、汽车悬架变阻尼无级
调节，实现悬架的减振，获机械工业联合会三等 奖，江苏省镇江市科技进步二等奖。
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3自由度的Delta并联机构
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6自由度的Stewart 运动 平台
Stewart平台是 6根可伸缩的杆件 通过12个球铰链连接 固定平台和动平台的 空间并联机构
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并联机构的应用
并联机构应用的领域主要有： • 运动模拟器，如驾驶模拟器，娱乐运动平台
天文望远镜
采用6杆并联 机构平台的 天文望远镜 （德国）
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ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ南京工程学院
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医用并联机构机器人
并联机器人
• 德国洪堡大学医学院 手术室
内窥镜
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患者
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3. 主要研究方向
1）串、并联机器人机构创新设计理论研究 主要为计算机辅助创新设计，机构运动学和动 力学特性分析、参数优化及性能评价指标 体系研究，完成了并联机构智能化型综合软件
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⑦ 外管道喷涂机器人
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4. 研究成果
• 多自由度减振系统 用于车辆、船舶、飞行器及其它多维防振系
统。
• 并联机器人 可应用于虚拟轴机床、虚拟轴三维测量机、
虚拟装配机器人、秧苗移栽机器人、护理机器人、 中医推拿机器人、全柔性微动并联机器人、机器 人腿、多维力传感器。
1、并联机构简介及典型机构
• 并联机构是由2个或2个以上的驱动器通过杆 系同时作用于运动平台的空间运动机构。并 联机构通常由动平台和静平台组成，而动平 台和静平台之间由几条支链连接，通常是一 个空间多回路的链结构。
• 在工业中，3杆并联机构（Tripod）和6杆并 联机构（Hexapod）应用最为广泛
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6-SPS 六维减振平台模型
3-P-R-R-4R 三平移磁流变阻尼器 半主动减振平台模型
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3-P-R-R-4R 三平移电磁加永磁 变刚度半主动减振平台模型
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③ 复合医学工程领域中推拿康复机器人研究
等； • 并联运动机床，如应用于各类铣床、磨床、
或机床的运动平台； • 天文望远镜； • 医用机器人等方面
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运动模拟器
飞行模拟器（美国） Stewart平台娱乐系统
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中医推拿机器人样机之二
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⑤ 工业领域三维坐标测量
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⑥ 柔性微动机器人
三平移柔性微动机器人
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磁流变液这种悬浮体在零磁场条件下呈现出低粘度的牛顿流体特性；而
在强磁场作用下，则呈现出高粘度、低流动性的Binghan体特性。
单自由度磁悬浮减振模型 三平移磁悬浮减振平台模型
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3-4R-R-R 三平移减振平台模型
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