上世紀八十年代，一類以并聯(lián)機構(gòu)為主機構(gòu)的新型工業(yè)機器人(并聯(lián)機器人)為某些特定工業(yè)領(lǐng)域不斷提供出更為完美的解決方案，引起工業(yè)界和學(xué)術(shù)界的普遍關(guān)注。

在各種各樣的并聯(lián)機器人種類中，存在一類由外轉(zhuǎn)動/移動副驅(qū)動、含平行四邊形支鏈的并聯(lián)機器人(又稱為并聯(lián)機械手)。這類機器人因可將驅(qū)動裝置布置在靜平臺(機架)上，而且從動臂多采用輕質(zhì)細桿制作而成，故末端動平臺可獲得很高的運動速度和加速度，特別適合于高速物流生產(chǎn)線上物料的分揀、搬運和抓放等操作，因此逐漸成為近年來研究和開發(fā)的熱點。

而高速并聯(lián)機器人的研究，最早追溯到Clavel博士于1985年發(fā)明的Delta機械手。該機器人主動臂由外轉(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。而且，在靜、動平臺間加裝兩端帶有虎克鉸鏈的可伸縮轉(zhuǎn)軸，可實現(xiàn)末端執(zhí)行器繞動平臺所在平面法向的單自由度轉(zhuǎn)動，從而完成對標的物的抓放動作。

并聯(lián)機器人從需求到實際市場應(yīng)用，過五關(guān)斬六將，是必然要解決的難題！

想要制作能滿足市場需求的并聯(lián)機器人成品，先覺性難題是攻克以及掌握高速并聯(lián)機械手高速高精作業(yè)的技術(shù)要點！這也是機器人三大核心技術(shù)(控制器、伺服電機、減速機)以外的并聯(lián)機器人核心問題。下面我們一起來隨著阿童木機器人這家并聯(lián)機器人代表，從技術(shù)詳細剖析并聯(lián)機器人技術(shù)難題。

第一關(guān)—拓撲綜合

外行看熱鬧，內(nèi)行看門道，很多初出茅廬或者初入此行的朋友，無疑內(nèi)心都在吶喊，第一關(guān)就這么難??！這個都是圈圈的圖是個什么東西？看不懂??！

其實這個叫做拓撲綜合的技術(shù)，主要目的是根據(jù)需求，發(fā)明出能夠滿足動作需求的機構(gòu)。咱們現(xiàn)在看到的并聯(lián)機器人產(chǎn)品，最初都是長得這個樣子的。咱們數(shù)學(xué)界有一套組合拳來解決這個問題，比如收縮圖理論、組合分析、枚舉論和螺旋理論等。看完只能感慨，數(shù)學(xué)真?zhèn)ゴ?！沒有數(shù)學(xué)這個回旋踢咱們可過不了這第一關(guān)??！并聯(lián)機器人同仁們加油！

第二關(guān)—參數(shù)設(shè)計

這個看著好像是機器人的形狀了，不過咋還這么多符號呢？一臉茫然。咱們過了第一關(guān)，拿到了一個大致能實現(xiàn)需求的機構(gòu)構(gòu)型，但這東西沒法用??！怎么知道輸入輸出的數(shù)學(xué)關(guān)系，怎么確定每個零部件的尺度參數(shù)，怎么確定機器人長多大呢？再如何經(jīng)過訓(xùn)練讓機構(gòu)長出肌肉，確定每個零部件的結(jié)構(gòu)參數(shù)？又如何確定用多大的力來驅(qū)動這個機構(gòu)運動呢？

從技術(shù)上來說，第一步，我們先得用空間向量或者螺旋理論建立描述我們這個機構(gòu)輸入輸出關(guān)系的運動學(xué)、動力學(xué)模型；第二步，我們需要結(jié)合機構(gòu)的運動特性提煉運動學(xué)和動力學(xué)方程中的優(yōu)化目標和約束條件，對機構(gòu)的尺度參數(shù)和結(jié)構(gòu)參數(shù)進行優(yōu)化設(shè)計；第三步，我們根據(jù)尺度參數(shù)和結(jié)構(gòu)參數(shù)，通過牛頓歐拉等等數(shù)學(xué)工具，再確定機構(gòu)的驅(qū)動參數(shù)。事實上述過程是這樣的：

好吧！小白看看就覺得夠神秘?。。?！不過好歹第二關(guān)終于步步細心的過去了！

第三關(guān)—虛擬仿真

阿童木機器人，未來的目標定位全球市場！因此滿足國內(nèi)外標準，先做出真實性數(shù)據(jù)下的實驗，才是企業(yè)生產(chǎn)的前提！于是，還得過第三關(guān)-虛擬仿真。

這時，matlab、adams、samcef、ansys的十八般武藝都得企業(yè)掌握！這一套組合踢出去，萬水千山走過，我們才能自豪的說，沒問題了，仿真分析和理論設(shè)計吻合。

那仿真分析這關(guān)過了，我們可以繪制零件圖紙了嗎？怎么可能！

知道每個零件公差精度怎么給嗎？知道哪個零件需要重點關(guān)注嗎？知道部件裝配精度需要如何保證嗎？知道部件的裝配工藝嗎？不知道？那還不得趕快先搞清楚去！

第四關(guān)—精度設(shè)計與標定

終于千辛萬苦來到第四關(guān)，這第四關(guān)就是建立機器人的誤差分析模型，分離可補償誤差和不可補償誤差。

針對可補償誤差，我們需建立運動學(xué)標定模型，在后面控制系統(tǒng)里進行補償；針對不可補償誤差，我們需進行靈敏度分析和公差設(shè)計，確定關(guān)鍵零部件的制造和裝配精度，并依據(jù)該精度確定零部件的裝配工藝和檢測方法。

看到這很多人終于明白，以后決不會再說本體沒有核心技術(shù)了，但這些都不懂啊！怎么辦？不懂就得學(xué)??！這又是一個又一個數(shù)學(xué)難題！

第五關(guān)—控制器與算法

以上四關(guān)過后，感覺天空飄起了彩虹，終于可以期盼樣機本體部分可以制作了。不過，快樂的時刻都是短暫的。我們好像漏掉了什么東西？是的，我們做的只是并聯(lián)機器人的骨架和肌肉，那控制行為的大腦怎么建呢？思維怎么形成呢？

好在這個大腦我們是可以從國外買的，但是，核心技術(shù)怎么能掌握在被人手里呢？況且，我們還有優(yōu)秀的算法需要寫進去呢！所以，阿童木機器人團隊下定決心，在市場反對自主研發(fā)的聲音下，成立了神秘的大腦研究部！

從此，該部門開啟了沒有白天黑夜的操練模式。無數(shù)個日夜，無數(shù)箱彈藥，都投在這個地方，沒辦法，誰讓咱們基礎(chǔ)差呢！只能不斷繼續(xù)努力，勤能補拙！好在阿童木機器人唯一的資本年輕有毅力又善于學(xué)習。

經(jīng)過長達3個春夏秋冬的持續(xù)攻關(guān)，阿童木機器人終于完成大腦的建設(shè)！并在思維層面也取得了突破！通過對于運動規(guī)律和抑振算法的研究，使得機器人的精度又獲提升！

眼看勝利的曙光盡在眼前了，無疑很多人內(nèi)心是激動、喜悅摻雜著淚水啊！感覺終于要松一口氣了，但是！因為咱做的是產(chǎn)品，需要經(jīng)過市場最嚴格的檢驗！不能只是研究??！這些研究需要落實到切實產(chǎn)品性能，需要轉(zhuǎn)化為客戶需要的速度、精度等性能參數(shù)。

當然最重要的是我們得做可靠性研究測試！客戶的24小時使用場景，是讓企業(yè)無比糾結(jié)的一件事情，如果這個不過關(guān)，不但每天半夜電話可以打到你神經(jīng)衰弱的，從工程師到銷售的內(nèi)心也是惴惴不安的！核心零部件都解決了，那就一鼓作氣，更全面一些解決這個問題，直接過關(guān)吧！

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