并联机器人运动学要点.ppt

并联运动学 这篇文献分析了并联运动学，并确定其用途。当我们在开发并联模拟机器的时候，该论文也得到提升。 本论文的目的是要提出一个有效的方法来解决目前用于工业上的五轴机床中两个旋转轴局限性的问题。然而，对并联运动学文献的分析将不仅仅局限于对此（两个自由度）系列的并联运动机构，以免我们那些想开发其他自由度的并联运动机构的想法被磨灭。在结论部分，并联运动机构可行性的思想会被提到，并且我们将更加严格地提出他们在运动学上的可行性。 该文献包括以下11个章节 并联运动机构。 六自由度并联运动机构。 空间平移的三自由度并联运动机构。 空间转动三自由度并联运动机构。 其他三自由度并联运动机构。 非对称并联运动机构。 两自由度并联运动机构。 四自由度和五自由度并联运动机构。 并联运动机构的冗余度。 工业机床中的并联运动机构。 总结和结论 1.1 并联机构的发展 并联运动机构的方案设计可以追溯到上个世纪中叶，当Gough提出了闭环运动学机构的基本原则并设计了一个用于测量轮胎磨损量的平台[Gough，1956]。这个机构的示意图如图1所示。正如图所示，这种机构允许动平台相对于固定平台改变其位置和方向。 文献[Stewart, 1965]提出：1965年Stewart设计了另一种并联运动学平台适用于飞机模拟器[Stewart，1965]。Stewart设计的机构的示意图如图2所示。由于某些原因，图1和图2的机构，以及许多其他的机构（如图3所示）在文献中经常被称为Stewart平台。他们也被称为六足机构。 文献[Hunt, 1983, Fichter 1986,Griffis and Duffy, 1989; Wohlhart, 1994]提到许多人已经全面地分析了Gough平台和六足平台。由于控制方程是共轭的非线性方程，使得六自由度平台的正向运动学问题难以解决。文献[Zhang and Song, 1994]提到通过提出一些假设使这个难题得到解决。在文献[Wen and Liang, 1994]中可以找到一种闭环形式的解决办法。在文献[Merlet, 1993; Bonev et al, 1999]中提到其他人通过一些传感器能至少测出该平台的众多变量中的一个，从而来减少控制方程的未知数。上述机构是六自由度机构，因为他们能够实现动平台在六自由度空间内（在工作区间内）任意的移动。?? 现在从上面的那些机构我们可以得出并联运动机构的定义，并联运动机构（或并联机器人）是一个闭环机构。也就是说，移动模块（即末端执行器）至少通过两个独立的驱动链与基座相连。另一方面，串联机构（或串联机械手）是一个开环机构，其中每一个链都只能与它相邻的两个链连接。所有在第一章讨论的机构都是串联机构。 通常并联运动机构的优点有： ?高承载能力，由于所有运动链共同分担负载。?刚度大，文献[Hunt, 1978]提到由于所有运动链（肢）共同分担负载，而且在许多用于承受拉伸和压缩载荷的链也是可以设计的。这种较大的刚度确保了各环节的变形尽量小，此功能极大地提高了执行器的定位精度。?低的惯量，因为大部分的驱动器与基座相连，所以没有重的模块需要移动。?末端操作装置位置对关节传感器的误差不太敏感。由于没有累积的误差使得机构有更高的精度。?各种类型的并联机器人是可以设计，关于这一主题的科学文献是非常丰富的，这些内容我们将在本章的后面介绍。?由于大部分部件都是标准件使得机构的成本较低。?通常所有的驱动器都可以安装在固定平台上。?可达工作空间。?可以把这些机构当做6个分力传感器使用。事实上，在链接处测量出拉压应力从而计算出作用在移动平台上的力和转矩。文献[Tsumaki et al, 1998]提到这种方法尤其适用于触觉设备。 另一方面，通常并联运动机构的缺点有： ?对于许多装置难以分析（如对前进运动学的解决方案不是那么容易得到，并且很难找到所有并联运动机构的奇异位形）。?在许多情况下，需要昂贵的球形关节。?与机构的尺寸相比，有效工作空间有限。?工作空间的灵巧性不够。?按比例放大并联运动机构可以扩大平移自由度但通常无法扩大转动自由度。?机械设计潜在的难度。?机械装配时必须小心。?耗时的标准可能是必要的。参考文献[Ryu and Abdul-rauf, 2001]可以认识到并联运动机构的校准是一个重要的问题。许多有关其他并联运动机构利弊的观点可以在文献[Brog?rdh，2002]中找到。 2.六自由度并联运动机构 在上一节提到的并联运动机构是六自由度并联运动机构。这些机构中的一些机构具有S-P-S型运动链。正如附录A中所讨论的那样，S-P-S型运动链之所以首先被采用是因为他们没有通过肢体