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微操作并联机构自由度的确定， 毕树生 赵 玮 苏领松 宗光华 (北京航空航天大学机械工程及自动化学院北京 100083) 要 论文剖析了微操作并联机构的研究态势，研究了微操作机器人的动作方式，探讨了微操作机构自由度的确定 解释了三维平动并联机构适f微操作的理论依据。 关健词 微操作手 并联机构 自由度 上。究其原因，可解释如下: 1 前言 ·微操作任务的需要。因尺度效应的作用，在 对微小物体进行显微操作时，往往不需要6个或更 综观微操作机器人系统的研究态势，其执行机 多的自由度; .成本上的考虑。对于微操作并联机构来说， 构的选择呈以下特征: 每增加一个自由度，就意味着增加一条运动支链和 (a)并联机构在微操作领域的应用愈来愈多 一套驱动伺服单元(致动器、驱动电源、传感器、控 微操作机器人一经出现，便与并联机构结下不 制器等)，因此成本大幅攀升。 解之缘。其主要原因是并联机构的如下特点正好迎 ·作为串并联机构的 个‘组成部分。串并联机 合了微操作机器人运动分辨率高(纳米级)、响应快 构是指将两个少自由度并联机构串接起来构成的 (数十赫兹)、体积小(与周边设备仪器相协调)、精度 多自由度机构，它也是微操作机器人所青睐的一种 高等要求: 机构类型111121; 。理论研究尚不成熟。自由度的减少并不意味 .刚度高。并联机构的运动平台通过多个运动 着机构学分析的简单，原因是三自由度空间并联机 支链与机架联接，从而增加了机器人的刚度; 构中存在一些反常的规律性问题，如欠秩问题、不 ·固有频率高。避免了由震动引入的不可控重 完全自由度问题、输入选择问题、连续运动问题等。 复误差; 这在机构学及机器人学上都是新问题，需要进行一 .精度高。从运动学的角度看，并联机构各运 系列的开创性研究131。由于微操作机器人系统是近 动支链的布置限制了误差的累积和放大，更适合作 几年的研究热点，以微操作机器人为 “载体’，，开 展少自由度并联机构的研究，更容易得到资金资 为微动机器人的执行机构; 助 ·结构紧凑;在对工作空间要求不苛刻的应用 (c)三维平动并联机构是微操作机构研究最为 领域，并联机构的结构比串联机构更紧凑; 集c卜的一类1411511617(1 。结构对称;设计加工简单，对温度的灵敏度 通过文献检索发现，愈来愈多的微操作机器人 不高，也更易于模块化; 采用三维平动空间并联机构。至于其理论依据，尚 .驱动装置固定:并联机构的驱动单元多数安 未有文献进行过深入的探讨。本论文将就此问题进 放在机架上，减少了运动构件的质量，动力学性能 行研究。讨论的重点分两部分:(一)微操作机构自 由度的确定问题，(二)微操作机构的型综合问题。 大大提高。 (b)少自由度并联机构愈来愈受重视 早年对微操作机构的研究多属于六自由度并 2 微操作机器人的动作方式