并联机构与并联机器人.ppt

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1、并联机构与并联机器人——仿生机器人学课程专题报告姓名：@@班级：13级机硕1班学号：21113010032021/10/51内容安排：1、并联机构简介3、delta并联机器人详解4、关于并联机器人的思索2、并联机构应用实例3.1、delta机器人3.2、虚拟轴机床2021/10/521并联机构简介并联机构的出现可以回溯至20世纪30年代。1931年，格威内特（Gwinnett）在其专利中提出了一种基于球面并联机构的娱乐装置。在之后的几十年内，新的并联机构不断被提出并应用于汽车喷涂、轮胎检测、飞行模拟器等工业领域。其

2、中由Gough于1962年发明，并被Stewart系统研究的Gough-Stewart机构（或称Stewart机构）运用最广，至今仍然被广泛研究和使用。1931年Gwinnett的娱乐装置（5D电影）1965年Stewart机构2021/10/531985法国克拉维尔（Clavel）教授设计出delta并联机构(或称为delta机器人)2021/10/54按自由度分类（1）2自由度并联机构。（2）3自由度并联机构。（3）4自由度并联机构。（4）5自由度并联机构。（5）6自由度并联机构。（如Stewart机构、双De

3、lta嵌套机构）其中2、3自由度并联机构中存在平面机构这一特殊情况，研究难度降低很多，较多地被人们研究和使用。6自由度并联机构是并联机器人机构中的一大类，是国内外学者研究得最多的并联机构，广泛应用在飞行模拟器、6维力与力矩传感器和并联机床等领域。但这类机构有很多关键性技术没有或没有完全得到解决，比如其运动学正解、动力学模型的建立以及并联机床的精度标定等。2021/10/552021/10/562021/10/57为了满足越来越复杂的工作需求，研究和使用多自由度（3~6）的空间机构显示出一定的必要性。近年来,国内外机

4、构型研究主要集中在多自由度多支链并联机器人构型问题上。并联机构的结构属于空间多环多自由度机构。并联机构的构型综合是一个极具挑战性的难题。到目前为止,国内外主要有四种并联机构的型综合研究方法,即基于螺旋理论的给定末端运动约束的型综合法、基于李代数的型综合法、基于给定末端运动的型综合法和列举型综合法。2021/10/58并联机器人组成：一个固定基座、一个具有n自由度的末端执行器以及不少于两条独立的运动链。并联机器人特点：（1）无累积误差，精度较高；（2）驱动装置可置于定平台上或接近定平台的位置，这样运动部分重量轻，速度

5、高，动态响应好；（3）结构紧凑，刚度高，承载能力大；（4）完全对称的并联机构具有较好的各向同性；（5）工作空间较小；2021/10/592、并联机构应用实例第一代delta（1985）Delta机器人就像一个倒挂的有三个脚的蜘蛛，因其的灵巧、速度和精确在装配、自动化和医疗设备领域得到应用，被誉为“最成功的并联机器人设计”，并于1990年前后在世界各国申请专利。2.1delta机器人2021/10/510由于专利保护的限制，delta机器人早期并没有得到应有的推广，直到近年专利保护一一终止后，才开始被世界各地的制造商

6、争相生产和开发。在Delta原型基础上，研究人员做了很多衍生机型。2021/10/511FANUC六轴机器人三轴铰接式手腕（专利产品）+delta机器人优点：1、末端增加3个旋转自由度，可以适用更复杂工况2、速度更快每秒2000度的速度拾取、旋转和放置物体缺点：有效负载降低。第一代最大负载0.5kg，目前最大载荷可达6kg。2021/10/512瑞士工业公司，将转动副驱动改为移动付驱动2021/10/513工业应用2021/10/5142021/10/515视频：饼干抓取视频：试管分拣2021/10/516虚拟轴机

7、床又称并联机床（ParallelKinematicsMachineTools）,实质上是机器人技术和机床技术相结合的产物。与传统机床比较：优点：比刚度高（弹性模量与其密度的比值，比刚度较高说明相同刚度下材料重量更轻）、响应速度快及运动精度高。缺点：运动空间小、空间可转角度（灵活性）小、开放性差。2.2虚拟轴机床简介(1990s)2021/10/517传统机床与虚拟轴机床外观差异2021/10/5182021/10/519视频：虚拟轴机床一视频：虚拟轴机床二2021/10/5203、delta并联机器人详解3.1自由

8、度计算机构见图的化简有利于运动学的分析，但有文章在计算自由度的时候也直接按化简后的简图计算，个人认为欠妥。因为把平台化简为点的过程其实忽略了其姿态信息，而姿态的变化也属于自由度的范畴，因此个人倾向于用原机构简图分析2021/10/521针对空间机构自由度计算公式，国内外研究人员做了大量研究也得出了大量的（至少35个）公式，其中大多都是适用条件限制或者若干“注