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并联机器人的分类和特点详细介绍

并联机器人是指动平台和定平台,通过至少两个独立的运动链相连接,机构具有两个或者 两个以上的自由度,以并联方式驱动的一种闭环的机器人。

一、并联机器人的特点

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;

根据这些特点,并联机器人在需要高刚度、高精度或者大载荷而无须很大工作空间的领域内得到了广泛应用。

二、并联机器人的分类

从运动形式来看,并联机构可分为平面机构和空间机构;细分可分为平面移动机构、平面移动转动机构、空间纯移动机构、空间纯转动机构和空间混合运动机构,

另可按并联机构的自由度数分类:

1、二自由度并联机构:二自由度并联机构,如5-R、3-R-2-PR 表示转动副,P 表示移动副、平面5杆机构是最典型的2自由度并联机构,这类机构一般具有2 个移动运动。

2、三自由度并联机构。

三自由度并联机构各类较多,形式较复杂,一般有以下形式:平面3自由度并联机构,如3-RRR 机构、3-RPR 机构,它们具有2个移动和一个转动;球面3自由度并联机构,如3-RRR 球面机构、3-UPS-1-S 球面机构,3-RRR 球面机构所有运动副的轴线汇交空间一点,这点称为机构的中心,而3-UPS-1-S 球面机构则以S的中心点为机构的中心,机构上的所有点的运动都是绕该点的转动运动;3维纯移动机构,如Star Like 并联机构、Tsai 并联机构和DELTA 机构,该类机构的运动学正反解都很简单,是一种应用很广泛的3维移动空间机构;空间3自由度并联机构,如典型的3-RPS 机构,这类机构属于欠秩机构,在工作空间内不同的点其运动形式不同是其最显着的特点,由于这种特殊的运动特性,阻碍了该类机构在实际中的广泛应用;还有一类是增加辅助杆件和运动副的空间机构,如德国汉诺威大学研制的并联机床采用的3-UPS-1-PU球坐标式3 自由度并联机构,由于辅助杆件和运动副的制约,使得该机构的运动平台具有1个移动和2个转动的运动也可以说是3个移动运动。

3、四自由度并联机构。

四自由度并联机构大多不是完全并联机构,如2-UPS-1-RRRR 机构,运动平台通过3 个支链与定平台相连,有2个运动链是相同的,各具有1 个虎克铰U ,1 个移动副P ,其中P 和1 个R 是驱动副,因此这种机构不是完全并联机构。

4、五自由度并联机构:现有的五自由度并联机构结构复杂,如韩国Lee的5自由度并联机构具有双层结构2 个并联机构的结合、。

5、六自由度并联机构。

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。从完全并联的角度出发,这类机构必须具有6个运动链。但现有的并联机构中,也有拥有3个运动链的6 自由度并联机构,如3-PRPS 和3-URS 等机构,还有在3 个分支的每个分支上附加1个5杆机构作这驱动机构的6自由度并联机构等。

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