圖文詳解并聯(lián)機(jī)器人，你了解嗎？

xbq1013

并聯(lián)機(jī)器人早在20世紀(jì)的90年代就已嶄露頭角，現(xiàn)在更是工業(yè)機(jī)器人的新生代力量，廣泛應(yīng)用在醫(yī)藥、電子等輕工業(yè)，本文就為大家介紹它的分類、應(yīng)用領(lǐng)域等相關(guān)知識(shí)。

7 U& x7 i) M; u" r) f# k$ R9 N/ t# J

發(fā)展歷程

# l4 s0 y, V; D7 O( Y

1. 國(guó)外

& v0 u3 v  p+ D& p) Y7 }

1931年，Gwinnett在其專利中提出了一種基于球面并聯(lián)機(jī)構(gòu)的娛樂(lè)裝置。

并聯(lián)娛樂(lè)裝置
4 Q0 A- N, ?$ E5 m8 W+ p5 u+ \

* E% _0 t2 V# J4 n9 J* A

1940年，Pollard在其專利中提出了一種空間工業(yè)并聯(lián)機(jī)構(gòu)，用于汽車的噴漆。

Pollard的并聯(lián)機(jī)構(gòu)

1962年，Gough發(fā)明了一種基于并聯(lián)機(jī)構(gòu)的六自由度輪胎檢測(cè)裝置。

輪胎檢測(cè)裝置

0 i+ A6 P# p1 M, }9 {

1965年，Stewart首次對(duì)Gough發(fā)明的這種機(jī)構(gòu)進(jìn)行了機(jī)構(gòu)學(xué)意義上的研究，并將其推廣應(yīng)用為飛行模擬器的運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生裝置，這種機(jī)構(gòu)也是目前應(yīng)用最廣的并聯(lián)機(jī)構(gòu)，被稱為Gough-Stewart機(jī)構(gòu)或Stewart機(jī)構(gòu)。

Gough- Stewart機(jī)構(gòu)

1978年，Mccallino等人首次設(shè)計(jì)出了在小型計(jì)算機(jī)控制下，在精密裝置中完成校準(zhǔn)任務(wù)的并聯(lián)機(jī)器人，真正拉開(kāi)了并聯(lián)機(jī)器人研究的序幕。

: w3 a; V* t2 i# f  M: e

80年代末期到90年代以來(lái)，并聯(lián)機(jī)器人才引起廣泛注意。

2. 國(guó)內(nèi)

1991年，燕山大學(xué)黃真教授在研制出我國(guó)第一臺(tái)六自由度并聯(lián)機(jī)器人樣機(jī)。

1997年，清華大學(xué)和天津大學(xué)合作研制大型鏜床類并聯(lián)樣機(jī)VAMTIY。

1998年，東北大學(xué)研制了五軸聯(lián)動(dòng)三桿并聯(lián)機(jī)床DSX5-70。

1999年，天津大學(xué)和天津第一機(jī)床總廠合作研制了三坐標(biāo)并聯(lián)機(jī)床商品化樣機(jī)LINAPOD，哈爾濱工業(yè)大學(xué)也研制了一臺(tái)六自由度并聯(lián)機(jī)床樣機(jī)。

我國(guó)對(duì)并聯(lián)機(jī)器人的研究起步較晚，技術(shù)與國(guó)外相比還存在著差距。不過(guò)，經(jīng)過(guò)近幾年的發(fā)展，國(guó)產(chǎn)并聯(lián)機(jī)器人應(yīng)用水平日益提高，逐漸受到企業(yè)的認(rèn)可與使用。

并聯(lián)機(jī)器人特點(diǎn)

$ K' N, ~3 L8 o

并聯(lián)機(jī)構(gòu)（Parallel Mechanism，簡(jiǎn)稱PM），可以定義為動(dòng)平臺(tái)和靜平臺(tái)（定平臺(tái)）通過(guò)至少兩個(gè)獨(dú)立的運(yùn)動(dòng)鏈相連接，機(jī)構(gòu)具有兩個(gè)或兩個(gè)以上自由度，且以并聯(lián)方式驅(qū)動(dòng)的一種閉環(huán)機(jī)構(gòu)。

其特點(diǎn)有：結(jié)構(gòu)緊湊，剛度高，承載能力大；無(wú)累計(jì)誤差，精度高；占用空間小；速度快，運(yùn)動(dòng)性能佳，部件磨損小，壽命長(zhǎng)。

并聯(lián)機(jī)器人結(jié)構(gòu)圖
) d, P$ r) b3 B7 B- A* E

8 C2 S7 W" F% }* B+ ~$ q' p

并聯(lián)構(gòu)型分類

在并聯(lián)機(jī)器人機(jī)構(gòu)體系中，有多種機(jī)構(gòu)種類的劃分，按照自由度劃分，分為：

1. 二自由度并聯(lián)機(jī)構(gòu)

在并聯(lián)機(jī)構(gòu)領(lǐng)域，二自由度并聯(lián)機(jī)構(gòu)的自由度最少，分為平面結(jié)構(gòu)和球面結(jié)構(gòu)兩大類，主要適用于平面或球面定位，應(yīng)用領(lǐng)域大。

天津大學(xué)擁有獨(dú)立知識(shí)產(chǎn)權(quán)的二自由度并聯(lián)機(jī)構(gòu)Diamond機(jī)器人目前已規(guī)模化應(yīng)用在電子、醫(yī)藥、食品等工業(yè)領(lǐng)域中，為包裝、移載等物流環(huán)節(jié)提供了高效、高質(zhì)的保障。

2. 三自由度并聯(lián)機(jī)構(gòu)

三自由度并聯(lián)機(jī)構(gòu)種類較多，形式較復(fù)雜，一般有以下形式：平面三自由度并聯(lián)機(jī)構(gòu)，如3-RRR機(jī)構(gòu)，它們具有兩個(gè)移動(dòng)和一個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)；球面三自由度并聯(lián)機(jī)構(gòu)，如3-UPS-1-S球面機(jī)構(gòu)，該類機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)學(xué)正反解都很簡(jiǎn)單，是一種應(yīng)用很廣泛的三維移動(dòng)空間機(jī)構(gòu)；空間三自由度并聯(lián)機(jī)構(gòu)，這類機(jī)構(gòu)屬于欠秩機(jī)構(gòu)，在工作空間內(nèi)不同的點(diǎn)其運(yùn)動(dòng)形式不同是其最顯著的特點(diǎn)；還有一類是增加輔助桿件和運(yùn)動(dòng)副的空間機(jī)構(gòu)。

3. 四自由度并聯(lián)機(jī)構(gòu)

四自由度并聯(lián)機(jī)構(gòu)大多不是完全并聯(lián)機(jī)構(gòu)，不過(guò)可以擴(kuò)大應(yīng)用范圍，在三自由度并聯(lián)機(jī)構(gòu)的基礎(chǔ)上增加一個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)自由度，形成四自由度并聯(lián)機(jī)器人。

4. 五自由度并聯(lián)機(jī)構(gòu)

4 P; h( T! X2 t- t- @( A+ u

國(guó)際上一直認(rèn)為不存在全對(duì)稱五自由度并聯(lián)機(jī)器人機(jī)構(gòu)。不過(guò)，非對(duì)稱五自由度并聯(lián)機(jī)器人機(jī)構(gòu)比較容易綜合。Lee和Park在1999年提出一種結(jié)構(gòu)復(fù)雜的雙層五自由度并聯(lián)機(jī)構(gòu)；Jin等在2001年綜合出具有三個(gè)移動(dòng)自由度和兩個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)自由度的非對(duì)稱五自由度并聯(lián)機(jī)構(gòu)。

) C. U9 U4 v' N7 x/ Z# @

5. 六自由度并聯(lián)機(jī)構(gòu)

六自由度并聯(lián)機(jī)構(gòu)是并聯(lián)機(jī)器人機(jī)構(gòu)中的一大類，是國(guó)內(nèi)外學(xué)者研究得最多的并聯(lián)機(jī)構(gòu)，廣泛應(yīng)用在飛行模擬器、六維力與力矩傳感器和并聯(lián)機(jī)床等領(lǐng)域。但這類機(jī)構(gòu)有很多關(guān)鍵性技術(shù)沒(méi)有或沒(méi)有完全得到解決，比如其運(yùn)動(dòng)學(xué)正解、動(dòng)力學(xué)模型的建立以及并聯(lián)機(jī)床的精度標(biāo)定等。

應(yīng)用領(lǐng)域

1 \; E% _8 F% p/ T

并聯(lián)機(jī)構(gòu)多用于需要高剛度、高精度、高速度，無(wú)需大空間的場(chǎng)合，具體應(yīng)用包括：

1. 食品、醫(yī)藥、電子、化工行業(yè)的分揀、搬運(yùn)、裝箱等。

2. 模擬運(yùn)動(dòng)

如飛行員三維空間訓(xùn)練模擬器；工程模擬器，如船用搖擺臺(tái)等；檢測(cè)產(chǎn)品在模擬的反復(fù)沖擊、振動(dòng)下的運(yùn)行可靠性；娛樂(lè)運(yùn)動(dòng)模擬臺(tái)。

波音737-400飛行模擬器

4 f4 ]6 e0 Q7 T. ]

3. 并聯(lián)機(jī)床

4. 對(duì)接動(dòng)作

航天器對(duì)接口

2 B) P( i0 T( N4 q  ^

如宇宙飛船的空間對(duì)接；汽車裝配線上的車輪安裝；醫(yī)院中的假肢接骨。

" Z+ x. G7 v  J9 V8 r1 v; Y% S2 ?

5. 承載運(yùn)動(dòng)

1 O( o0 o, j' L- @; C

如大扭矩螺栓緊固；短距離重物搬運(yùn)。

6. 金屬切削加工

可應(yīng)用于各類銑床、磨床、鉆床或點(diǎn)焊機(jī)、切割機(jī)。

# D" m) ~* }( H& F8 y/ h9 h$ [

7. 可用于測(cè)量機(jī)，用來(lái)作為其他機(jī)構(gòu)的誤差補(bǔ)償器

; C3 C. {8 r; b

8. 微操作機(jī)器人

用于微動(dòng)機(jī)構(gòu)或者微型機(jī)構(gòu)

& |+ i/ T6 J" J7 }3 d& J- I2 B

9. 機(jī)器人關(guān)節(jié)

+ P& U  C+ C5 E& _1 y

可用作機(jī)器人的關(guān)節(jié)，如爬行機(jī)構(gòu)、食品、醫(yī)藥包裝和移載機(jī)械手等。

7 O2 v0 x1 u* G- N

并聯(lián)機(jī)器人在操作中具有重量輕、剛度高、速度快等等許多優(yōu)勢(shì)，應(yīng)用于許多不同領(lǐng)域，因此，了解一些它的相關(guān)知識(shí)，相信會(huì)對(duì)您有所幫助。

zc1401

這個(gè)是個(gè)高端行業(yè)，結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)要求高。

ahway

第一張照片就看到了PIAB的piGrip BGI吸盤
) r4 H3 s3 _; _5 Y3 R

zjhcnsod

負(fù)荷小的情況下可以用，至于弄機(jī)床搞加工就太勉強(qiáng)了，我覺(jué)得這就是個(gè)炒作，是資本在后面搗鬼

dickych

關(guān)鍵是負(fù)載與頻率

xueyeteng

圖都看不了了啊。感覺(jué)寫(xiě)得挺專業(yè)的。

XY隨風(fēng)

了解一下

陳濤66

感謝分享