并联机器人机构的创新与应用研究进展分析

赵俊杰

河北工业职业技术学院宣钢分院 河北张家口 075100

1 并联机器人机构的定义与分类

并联机器人机构又称并联机构，是一种由动平台、定（静）平台以及联接两平台的多条分支运动链所组成的空间闭环机构。一般情况下，并联机器人机构的自由度数等于其分支运动链数目，但在某些情况下，为提高机构的系统刚度、承载能力和简化主动分支运动链的约束条件，在进行机构设计时会引入恰约束运动链，即增设一条或多条仅提供约束而不提供驱动的从动支链，根据自由度数的不同进行机器人机构分类是最常见的分类方式。虽然这种方法简单直观，但却无法反映出机构具体的运动输出特性，尤其是并联机器人机构。例如，三自由度并联机器人机构不仅包含三自由度转动和三自由度移动类型，还有两转动一移动和一转动两移动等类型。

2 现阶段并联机器人机构的发展现状

并联机器人机构的发展与并联机器人的发展息息相关，所以，在了解并联机器人机构的发展趋势之前，要对并联机器人的发展趋势有一定的了解。目前，国内并联机器人市场的发展趋势总体上来看情况比较乐观，国产并联机器人企业也越来越多，销量也呈上升趋势。但是竞争也是很激烈的，这种竞争存在于国内企业与国内企业之间，国外并联机器人企业也占据了国内很大的市场，所以从这个角度看国内并联机器人市场的发展趋势并不是很好。但正由于这种竞争关系，国内的并联机器人企业把眼光放在了服务与质量上，力图在服务与质量方面脱颖而出。所以说国内并联市场的发展形势还是比较好的。由此可见，并联机器人机构的发展趋势也是比较好的，虽然我国是从国外引进的技术，但是，我们勇于创新，使得并联机器人机构在国内甚至国外大受欢迎，并联机器人机构的发展趋势呈上升趋势。当今时代是快速发展的时代，并联机器人要想在社会上的应用日趋广泛，就要进行一定的创新[1]。

3 并联机器人机构创新方法发展现状

并联机构中具有6个自由度的并联机构叫做完全并联机构，具有1～5个自由度的机构叫做少自由度机构。相对而言6自由度并联机构的机型比较丰富，少自由度机构有待完善。在许多作业任务不需要6自由度的机构，而且少自由度机构制造成本低，控制相对简单，因此对少自由度机构的研究具有很大的理论和实际价值。到目前为止，对并联机构的综合大致可分为3类：李代数的综合理论、运动综合理论和约束综合理论。

3.1 李代数的综合理论

Hervé把李代数的理论用用到机构的结构分析和设计中，并且成功地综合出了3自由度纯移动机器人。但这种方法是建立在群代数结构的基础上，在综合时不能破坏群的代数结构。

3.2 运动综合理论

运用Grübler-Kutzbach准则，Tsai对3自由度并联机构进行数综合。Karouia和Hervé对3转动并联机构的综合，杨廷力等人提出了以单开链支路为结构综合单元，先构造单开链，然后对构成并联机构每个单开链所允许的运动类型求交集，来决定动平台的自由度及其类型，从而综合所期待的并联机构。在综合过程中充分考虑了运动副的效性原理（即用平行四边形4R机构代替P副，用圆柱副C替代R//P副等），综合出了29种新型三平移并联机构，50种新型三平移－转动并联机构和49中新型三平移两转动并联机构。高峰等运用复合副的概念来组建已知自由度数和自由度类型的支链，通过支链输出杆特殊的Plücher坐标来综合2-5自由度的机器人。

3.3 约束综合理论

KongandGosselin提出了基于螺旋理论的3自由度球面并联机构的综合理论。赵铁石、黄真和李秦川基于运动螺旋、约束螺旋、反螺旋和螺旋系线性相关性等概念，提出了一种综合少自由度并联机构的螺旋法理论。综合出了31中具有对称结构的少自由度并联机构，并在国际上首次综合出具有连续运动的5自由度对称并联机构。于靖军等人也运用螺旋理论对微操作领域中应用广泛的3自由度纯移动并联机构进行了型综合。

黄真和李秦川在文献中提到的型综合方法是在运动螺旋系的标准基中适当增加一些运动螺旋，以形成不同结构的运动链。这种方法很重要的一点是在分支螺旋系中增加的运动螺旋必须不改变机构结构约束条件[2]。

4 并联机器人机构创新的方法

4.1 培养创新型人才

科学技术是第一生产力，这是众所周知的一句话，科学技术的增强标志着国家经济力量的增强。想要对并联机器人机构进行创新，首先要有创新性的人才，作为当代大学生的我们也应该做有思想的新青年，要有创新意识。

4.2 提高创新意识

企业要让员工认识到这是一个什么样的时代，需要的是什么样的人，鼓励员工独立思考，培养他们的创新意识，同时也要对相关人员进行培训，使他们有创新意识，这样才能够使并联机器人机构有所创新。

4.3 要与时俱进

时代是发展着的时代，并联机器人机构作为一个新兴的机构，一个顺应时代发展的机构，要时时刻刻与时俱进，在创新的过程中要注意与时代相符合。改革要与时俱进，创新也要与时俱进。也就是说，并联机器人机构的创新要符合时代发展的特征[3]。

5 结语

由上述文章可知，并联机器人机构在企业上的应用越来越广泛，企业的生产发展越来越离不开并联机器人，换句话说，并联机器人机构在当代企业中的应用日趋广泛，企业的发展离不开并联机器人机构的创新发展，并联机器人机构的发展也离不开企业的发展。因此，并联机器人机构的创新是顺应时代发展的产物，企业应该支持并联机器人机构的创新发展。