delta并聯(lián)機器人

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1、并聯(lián)機器人——仿生機器人學(xué)課程專題報告姓名：吳@@班級：13級機碩1班學(xué)號：21113010032021/10/31內(nèi)容安排：1、并聯(lián)機構(gòu)與并聯(lián)機器人簡介2、delta并聯(lián)機構(gòu)分析4、關(guān)于delta并聯(lián)機器人的思考3、delta并聯(lián)機器人綜合應(yīng)用3.1、分揀作業(yè)：delta機器人+視覺3.2、delta機器人其他應(yīng)用形式2021/10/321并聯(lián)機構(gòu)與并聯(lián)機器人機器人技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用極大地改變了人們的生產(chǎn)生活方式，不僅能幫助人們完成單調(diào)重復(fù)的工作，而且能在危險惡劣的環(huán)境下完成復(fù)雜的操作。然而，隨著工作要求的不斷提高，傳統(tǒng)的串聯(lián)機器人往往存在運動慣量大、剛度低、誤差累積等

2、缺點。并聯(lián)機器人的出現(xiàn)則剛好彌補了這些不足。2021/10/33并聯(lián)機器人組成：固定基座*1、末端執(zhí)行器*1、獨立運動鏈*n（n>=2）。機器人=機構(gòu)+驅(qū)控系統(tǒng)+其他附件僅分析結(jié)構(gòu)特性時：與傳統(tǒng)的串聯(lián)機構(gòu)相比，并聯(lián)機構(gòu)的零部件數(shù)量少（主要有滾珠絲杠、伸縮桿件、滑塊構(gòu)件、虎克鉸、球鉸、伺服電機等），因而其制造和庫存?zhèn)浼杀鞠鄬σ?，容易組裝和模塊化。1.1并聯(lián)機構(gòu)組成并聯(lián)機構(gòu)并聯(lián)機器人2021/10/34優(yōu)點：（1）剛度質(zhì)量比大。因采用并聯(lián)閉環(huán)桿系,桿系理論上只承受拉、壓載荷,是典型的二力桿,并且多桿受力，使得傳動機構(gòu)具有很高的承載強度。（2）動態(tài)性能優(yōu)越。運動部件質(zhì)量輕

3、，慣性低,可有效改善伺服控制器的動態(tài)性能,使動平臺獲得很高的速度與加速度,適于高速作業(yè)。（3）運動精度高。并聯(lián)機構(gòu)不僅沒有串聯(lián)機構(gòu)中存在的誤差累積，而且各條運動鏈的誤差在末端可以有一個相互抵消的平均化效果。（4）結(jié)構(gòu)緊湊靈活性強。通過運動耦合，可以實現(xiàn)末端復(fù)雜的運動軌跡，尤其當(dāng)應(yīng)用于機床行業(yè)時，容易實現(xiàn)多軸聯(lián)動，加工復(fù)雜曲面。（5）使用壽命長。由于受力結(jié)構(gòu)合理，運動部件磨損小。缺點：（1）工作空間較?。唬?）開發(fā)難度大（結(jié)構(gòu)復(fù)雜，運動耦合復(fù)雜，奇異位形多)。1.2并聯(lián)機構(gòu)特點2021/10/35空間并聯(lián)機構(gòu)的復(fù)雜性示例1dof0dof平面五桿機構(gòu)（雙鏈并聯(lián)機構(gòu))平面機構(gòu)

4、自由度計算公式：F=3n-2pl-ph式中n為活動桿件數(shù)（不算機架）pl為平面低副數(shù)（即只有一個自由度的運動副）ph為平面高副數(shù)2021/10/361931年，格威內(nèi)特（Gwinnett）基于球面并聯(lián)機構(gòu)的娛樂裝置。1938年，Pollard發(fā)明并聯(lián)機構(gòu)用于汽車噴涂。1948年，Gough發(fā)明并聯(lián)機構(gòu)用于輪胎檢測?！?965年Stewart在他的一篇文章提出了一種6自由度的并聯(lián)機構(gòu)，即著名的Stewart機構(gòu)。（后來被應(yīng)用到機床、海上礦井平臺、飛行模擬等多領(lǐng)域）1931年Gwinnett的娛樂裝置（5D電影）1965年Stewart機構(gòu)1.3并聯(lián)機構(gòu)發(fā)展簡史2021/

5、10/371979年，Mccallino等人首次設(shè)計出了在小型計算機控制下，在精密裝配中完成校準(zhǔn)任務(wù)的并聯(lián)機器人，從而真正拉開了并聯(lián)機器人研究的序幕。1985年，法國克拉維爾（Clavel）教授設(shè)計出delta并聯(lián)機構(gòu)，經(jīng)過不斷修改完善，成功應(yīng)用于醫(yī)療、工業(yè)，實現(xiàn)商業(yè)化。于1990年前后在各國申請專利。在此之后，并聯(lián)機器人逐漸成為研究熱點，越來越多的并聯(lián)機構(gòu)被提出，但真正能應(yīng)用于生產(chǎn)實際的并不多。delta被稱為“最成功的并聯(lián)機器人設(shè)計”，由于專利保護，限制了其推廣。專利到期后各企業(yè)爭相生產(chǎn)，成為熱門機型。delta并聯(lián)機構(gòu)2021/10/38構(gòu)件：靜平臺，動平臺，均布

6、的3根主動臂，3組從動臂（每組包括2根平行桿）。聯(lián)接件：3個轉(zhuǎn)動副，12個虎克餃（十字萬向節(jié)）2、delta并聯(lián)機構(gòu)分析十字萬向節(jié)2.1結(jié)構(gòu)組成2021/10/39而實際生產(chǎn)中出于美觀或其他工作條件的需求，常用球鉸代替虎克鉸。兩端各增加一個拉緊彈簧，有助于保持同組從動桿平行，但也有些樣機沒有增加彈簧組件。2021/10/310合理的簡化有助于對機構(gòu)的分析，多篇文獻中對delta機器人進行了如上圖所示的簡化。比如進行自由度分析時，采用機構(gòu)簡圖a），進行運動分析時采用更加精簡的圖b)。（a→b的解釋：平臺姿態(tài)不變→其上各點運動形式一致→在保持末端運動軌跡一致的前提下，可將3

7、條運動鏈向平臺中心位置平移）機構(gòu)簡圖：2021/10/311多數(shù)文章使用的公式：2.2自由度分析關(guān)于自由度計算公式的探索，可以參考科學(xué)出版社出版的《論機構(gòu)自由度——尋找了150年的自由度通用公式》2021/10/312Clavel給出的簡圖中從動桿兩端是用虎克鉸（十字萬向聯(lián)軸節(jié)）聯(lián)接的，很容易分析出同組桿共面，又由對邊長度相等得出每組（如5a和5b兩桿）從動桿參與構(gòu)成平行四邊形。于是，如圖所示中的3組不同顏色軸線始終平行，進而保證了動平臺平行于靜平臺。注意：中間桿14是為了增加末端執(zhí)行器繞Z軸旋轉(zhuǎn)的自由度，兩端是通過十字萬向節(jié)與電機軸、末