并联机器人背景介绍.pptx

Part 1研究背景1.1并联机器人发展史Part One1931年Gwinnett的娱乐装置 （5D电影） 1931年，格威内特（Gwinnett）基于球面并联机构的娱乐装置。 1938年，波拉德（Pollard）发明并联机构用于汽车喷涂。1938年Pollard汽车喷涂机构1.1并联机器人发展史Part One 1948年，高夫（Gough）发明并联机构用于轮胎检测。 1965年， 斯图尔特（Stewart）在他的一篇文章提出了一种6自由度的并联机构，即著名的Stewart机构。（后来被应用到机床、海上矿井平台、飞行模拟等多领域） 1948年Gough 轮胎检测装置1965年Stewart机构1.1并联机器人发展史Part One1985年delta并联机构 1979年，麦卡利恩（Mccallion）等人首次设计出了在小型计算机控制下，在精密装配中完成校准任务的并联机器人，从而真正拉开了并联机器人研究的序幕。 1985年，法国克拉维尔（Clavel）教授设计出delta并联机构，经过不断修改完善，成功应用于医疗、工业，实现商业化。于1990年前后在各国申请专利。1.2并联机器人结构组成Part One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。必备的要素: 末端执行器必须具有运动自由度; 这种末端执行器通过几个相互关联的运动链或分支与机架相联接; 每个分支或运动链由惟一的移动副或转动副驱动 1.3并联机器人特点Part One 无累积误差，精度较高； 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，速度高，动态响应好； 结构紧凑，刚度高，承载能力大； 完全对称的并联机构具有较好的各向同性； 工作空间较小；1.3并联机器人特点Part One串联机器人并联机器人工作空间大工作空间小有累计误差无累计误差，精度高承载能力较弱承载能力强位置求解，正解容易，反解难位置求解，正解难，反解容易起步早，研究成熟刚开始起步1.4并联机构分类Part One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。2 自由度并联机构。3 自由度并联机构。4 自由度并联机构。5 自由度并联机构。6 自由度并联机构。（如Stewart机构、双Delta嵌套机构）Part One操作末端的运动特性平移并联机器人两转动并联机器人一平动一转动并联机器人球面并联机器人。二自由度并联机器人Part One结构布置方式二自由度平移并联机器人平面结构平面结构的二自由度平移并联机器人常常采用平行四边形结构作为被动支链，利用平行四边形结构的纯平动特点来实现二自由度平移运动。空间结构空间结构并联机器人不仅含有单自由度运动副，而且还含有多自由度运动副，如球副、胡克铰等，并且通过支链之间的相互约束来实现二自由度平移运动，因此这样的机构具有较好的空间刚度。1.5并联机器人运动学分析Part One运动学分析位置速度加速度 数值法发展早、效率低 解析法消元法、求解复杂 神经网络 速度快、求解精度高、 进化算法 没有解决多解性问题影响系数法 Jacobian矩阵 Hessian矩阵建立速度和加速度模型方便，影响系数与运动参数无关速度和加速度正反解可以用简单的显式表达，便于分析和公式的引用代换能够方便的表示出机构中的任何两杆之间的运动映射能方便实现与其它数学形式相互转化