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并聯(lián)機器人的應用理論、分類及特點

時間:2024-03-05 16:32:06來源:OFweek機器人網

導語:?并聯(lián)機器人,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動鏈相連接,機構具有兩個或兩個以上自由度,且以并聯(lián)方式驅動的一種閉環(huán)機構。

       并聯(lián)機器人,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動鏈相連接,機構具有兩個或兩個以上自由度,且以并聯(lián)方式驅動的一種閉環(huán)機構。

  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動副驅動,從動臂為平行四邊形結構,末端執(zhí)行器可在工作空間內實現(xiàn) 3 維高速平動。

  研究理論:螺旋理論

  螺旋理論是空間機構學研究中一種非常重要的數(shù)學工具,尤其是近20年來在少自由度并聯(lián)機器人機構構型綜合方面發(fā)揮了至關重要的作用。

  燕山大學的黃真教授是我國研究與應用螺旋理論最早的學者,在他的專著中詳細系統(tǒng)地介紹了螺旋理論及其在機構學中的應用,從而大大地促進了螺旋理論在機構學特別是并聯(lián)機器人機構學的發(fā)展。而北京交通大學的方躍法教授創(chuàng)造性的利用螺旋理論解決了少自由度并聯(lián)機器人構型綜合解析分析的難題,加速了螺旋理論應用的普及。

  在21世紀初的這二十年,隨著并聯(lián)機器人機構學研究的熱潮,螺旋理論受到眾多機器人學家的青睞。國際上幾乎三分之一以上研究并聯(lián)機器人機構學的文章采用了螺旋理論的方法,可以說螺旋理論已經成為了機器人機構學研究的重要工具。

  并聯(lián)機器人特點

  并聯(lián)機器人的特點呈現(xiàn)為無累積誤差,精度較高;驅動裝置可置于定平臺上或接近定平臺的位置,這樣運動部分重量輕、速度高、動態(tài)響應好。詳細表現(xiàn)如下:

  (1)無累積誤差,精度較高;

  (2)驅動裝置可置于定平臺上或接近定平臺的位置,這樣運動部分重量輕,速度高,動態(tài)響應好;

  (3)結構緊湊,剛度高,承載能力大;

  (4)完全對稱的并聯(lián)機構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域內得到了廣泛應用。

  并聯(lián)機器人分類

  從運動形式來看,并聯(lián)機構可分為平面機構和空間機構;細分可分為平面移動機構、平面移動轉動機構、空間純移動機構、空間純轉動機構和空間混合運動機構。

  按并聯(lián)機構的自由度數(shù)可分為2自由度并聯(lián)機構、3自由度并聯(lián)機構、4自由度并聯(lián)機構、5自由度并聯(lián)機構、6自由度并聯(lián)機構。

  其中6自由度并聯(lián)機構是并聯(lián)機器人機構中的一大類,是國內外學者研究得最多的并聯(lián)機構,廣泛應用在飛行模擬器、6維力與力矩傳感器和并聯(lián)機床等領域。但這類機構有很多關鍵性技術沒有或沒有完全得到解決,比如其運動學正解、動力學模型的建立以及并聯(lián)機床的精度標定等。從完全并聯(lián)的角度出發(fā),這類機構必須具有6個運動鏈。但現(xiàn)有的并聯(lián)機構中,也有擁有3個運動鏈的6自由度并聯(lián)機構,如3-PRPS和3-URS等機構,還有在3個分支的每個分支上附加1個5桿機構作這驅動機構的6自由度并聯(lián)機構等。

標簽: 工業(yè)機器人

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