delta并联机器人

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1、并联机器人——仿生机器人学课程专题报告姓名：吴@@班级：13级机硕1班学号：21113010032021/10/31内容安排：1、并联机构与并联机器人简介2、delta并联机构分析4、关于delta并联机器人的思考3、delta并联机器人综合应用3.1、分拣作业：delta机器人+视觉3.2、delta机器人其他应用形式2021/10/321并联机构与并联机器人机器人技术的发展和应用极大地改变了人们的生产生活方式，不仅能帮助人们完成单调重复的工作，而且能在危险恶劣的环境下完成复杂的操作。然而，随着工作要求的不断提高，传统的串联机器人往往存在运动惯量大、刚度低、误差累积等

2、缺点。并联机器人的出现则刚好弥补了这些不足。2021/10/33并联机器人组成：固定基座*1、末端执行器*1、独立运动链*n（n>=2）。机器人=机构+驱控系统+其他附件仅分析结构特性时：与传统的串联机构相比，并联机构的零部件数量少（主要有滚珠丝杠、伸缩杆件、滑块构件、虎克铰、球铰、伺服电机等），因而其制造和库存备件成本相对要低，容易组装和模块化。1.1并联机构组成并联机构并联机器人2021/10/34优点：（1）刚度质量比大。因采用并联闭环杆系,杆系理论上只承受拉、压载荷,是典型的二力杆,并且多杆受力，使得传动机构具有很高的承载强度。（2）动态性能优越。运动部件质量轻

3、，惯性低,可有效改善伺服控制器的动态性能,使动平台获得很高的速度与加速度,适于高速作业。（3）运动精度高。并联机构不仅没有串联机构中存在的误差累积，而且各条运动链的误差在末端可以有一个相互抵消的平均化效果。（4）结构紧凑灵活性强。通过运动耦合，可以实现末端复杂的运动轨迹，尤其当应用于机床行业时，容易实现多轴联动，加工复杂曲面。（5）使用寿命长。由于受力结构合理，运动部件磨损小。缺点：（1）工作空间较小；（2）开发难度大（结构复杂，运动耦合复杂，奇异位形多)。1.2并联机构特点2021/10/35空间并联机构的复杂性示例1dof0dof平面五杆机构（双链并联机构)平面机构

4、自由度计算公式：F=3n-2pl-ph式中n为活动杆件数（不算机架）pl为平面低副数（即只有一个自由度的运动副）ph为平面高副数2021/10/361931年，格威内特（Gwinnett）基于球面并联机构的娱乐装置。1938年，Pollard发明并联机构用于汽车喷涂。1948年，Gough发明并联机构用于轮胎检测。……1965年Stewart在他的一篇文章提出了一种6自由度的并联机构，即著名的Stewart机构。（后来被应用到机床、海上矿井平台、飞行模拟等多领域）1931年Gwinnett的娱乐装置（5D电影）1965年Stewart机构1.3并联机构发展简史2021/

5、10/371979年，Mccallino等人首次设计出了在小型计算机控制下，在精密装配中完成校准任务的并联机器人，从而真正拉开了并联机器人研究的序幕。1985年，法国克拉维尔（Clavel）教授设计出delta并联机构，经过不断修改完善，成功应用于医疗、工业，实现商业化。于1990年前后在各国申请专利。在此之后，并联机器人逐渐成为研究热点，越来越多的并联机构被提出，但真正能应用于生产实际的并不多。delta被称为“最成功的并联机器人设计”，由于专利保护，限制了其推广。专利到期后各企业争相生产，成为热门机型。delta并联机构2021/10/38构件：静平台，动平台，均布

6、的3根主动臂，3组从动臂（每组包括2根平行杆）。联接件：3个转动副，12个虎克饺（十字万向节）2、delta并联机构分析十字万向节2.1结构组成2021/10/39而实际生产中出于美观或其他工作条件的需求，常用球铰代替虎克铰。两端各增加一个拉紧弹簧，有助于保持同组从动杆平行，但也有些样机没有增加弹簧组件。2021/10/310合理的简化有助于对机构的分析，多篇文献中对delta机器人进行了如上图所示的简化。比如进行自由度分析时，采用机构简图a），进行运动分析时采用更加精简的图b)。（a→b的解释：平台姿态不变→其上各点运动形式一致→在保持末端运动轨迹一致的前提下，可将3

7、条运动链向平台中心位置平移）机构简图：2021/10/311多数文章使用的公式：2.2自由度分析关于自由度计算公式的探索，可以参考科学出版社出版的《论机构自由度——寻找了150年的自由度通用公式》2021/10/312Clavel给出的简图中从动杆两端是用虎克铰（十字万向联轴节）联接的，很容易分析出同组杆共面，又由对边长度相等得出每组（如5a和5b两杆）从动杆参与构成平行四边形。于是，如图所示中的3组不同颜色轴线始终平行，进而保证了动平台平行于静平台。注意：中间杆14是为了增加末端执行器绕Z轴旋转的自由度，两端是通过十字万向节与电机轴、末