并聯(lián)機器人是指動(dòng)平臺和定平臺,通過(guò)至少兩個(gè)獨立的運動(dòng)鏈相連接,機構具有兩個(gè)或者兩個(gè)以上的自由度,以并聯(lián)方式驅動(dòng)的一種閉環(huán)的機器人。
并聯(lián)機器人和傳統工業(yè)用串聯(lián)機器人在應用上構成互補關(guān)系,它是一個(gè)封閉的運動(dòng)鏈,和串聯(lián)機器人相比較,一般由上下運動(dòng)平臺和兩條或者兩條以上運動(dòng)支鏈構成,運動(dòng)平臺和運動(dòng)支鏈之間構成一個(gè)或多個(gè)閉環(huán)機構,通過(guò)改變各個(gè)支鏈的運動(dòng)狀態(tài),使整個(gè)機構具有多個(gè)可以操作的自由度。
并聯(lián)機構的產(chǎn)生可以回溯到20世紀30年代,1931年,格威內特(Gwinnett )在他的專(zhuān)利里首次提出了一種基于球面并聯(lián)機構的娛樂(lè )裝置。在接下來(lái)的幾十年時(shí)間里,有許多新的并聯(lián)機構不斷地被提出和應用于汽車(chē)噴涂、飛行模擬、輪胎檢測等工業(yè)領(lǐng)域。其中Gough于1962年發(fā)明的并被Stewart系統研究的Gough-Stewart機構(或稱(chēng)Stewart機構)運用廣泛,至今仍然被廣泛研究和使用。圖2.10是Stewart并聯(lián)機構的原理圖,其中末端執行件為動(dòng)平臺,與基座即定平臺之間由若干個(gè)包含有許多運動(dòng)副:球副、移動(dòng)副、虎克鉸的運動(dòng)鏈相連接,其中每一個(gè)運動(dòng)鏈可以獨立控制其運動(dòng)狀態(tài),以實(shí)現多自由度的并聯(lián)。
串聯(lián)機器人是一種開(kāi)式運動(dòng)鏈機器人,它是由一系列連桿通過(guò)轉動(dòng)關(guān)節或移動(dòng)關(guān)節串聯(lián)形成的。采用驅動(dòng)器驅動(dòng)各個(gè)關(guān)節的運動(dòng)從而帶動(dòng)連桿的相對運動(dòng),使末端焊槍達到合適的位姿。
并聯(lián)機器人和串聯(lián)機器人各有優(yōu)缺點(diǎn),與傳統的串聯(lián)機器人相比較,并聯(lián)機器人具有以下的特點(diǎn):
(1)并聯(lián)機器人的末端上平臺同時(shí)由多根連桿支撐,與串聯(lián)機器人相比,剛度更大,而且結構更穩定;
(2)并聯(lián)機器人的驅動(dòng)裝置可以安放在靠近機架的位置,避免了機器人運動(dòng)過(guò)程中的位置干涉,減小了系統的慣量,提升了動(dòng)力性能;
(3)并聯(lián)機器人在設計過(guò)程中經(jīng)常采用對稱(chēng)式的結構,其各項同性好,互換性也較高;
(4)串聯(lián)式機器人末端上存在的誤差是各個(gè)關(guān)節誤差的累積,所以誤差大、精度低、而并聯(lián)機器人則沒(méi)有串聯(lián)式機器人那樣的誤差累積放大關(guān)系,精度高、誤差小;
(5)并聯(lián)機器人的動(dòng)力學(xué)特性較好,甚至在增大尺寸的條件下仍能保持較好的動(dòng)力學(xué)特性;
(6)在位置求解上,串聯(lián)機器人的運動(dòng)學(xué)正解容易,但逆解較困難,而并聯(lián)機器人的正解較困難,但反解卻非常的容易。
并聯(lián)機器人主要應用領(lǐng)域:
1.食品、電子、化工、包裝等行業(yè)的分揀、搬運、裝箱等;
2.金屬切削加工;
3.類(lèi)銑床、磨床鉆床或點(diǎn)焊機、切割機。
4.測量機,用來(lái)作為其他機構的誤差補償器
5.生物醫學(xué)工程中的細胞操作機器人、可實(shí)現細胞的注射和分割,微外科手術(shù)機器人等;
6.并聯(lián)機器人還廣泛應用于軍事領(lǐng)域中的潛艇、坦克駕駛運動(dòng)模擬器,下一代戰斗機的矢量噴管、潛艇及空間飛行器的對接裝置、姿態(tài)控制器等。
隨著(zhù)工業(yè)機器人發(fā)展的深度和廣度以及機器人智能水平的提高,中國的工業(yè)機器人一直在處于高速發(fā)展的狀態(tài)中,因此 無(wú)論是串聯(lián)機器人還是并聯(lián)機器人都已經(jīng)逐步走進(jìn)各個(gè)智能化工廠(chǎng)的生產(chǎn)線(xiàn)中。