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并聯(lián)機(jī)器人的特點(diǎn)呈現(xiàn)為無累積誤差，精度較高；驅(qū)動(dòng)裝置可置于定平臺(tái)上或接近定平臺(tái)的位置，這樣運(yùn)動(dòng)部分重量輕，速度高，動(dòng)態(tài)響應(yīng)好。
定義
并聯(lián)機(jī)構(gòu)（Parallel Mechanism，簡稱PM），可以定義為動(dòng)平臺(tái)和定平臺(tái)通過至少兩個(gè)獨(dú)立的運(yùn)動(dòng)鏈相連接，機(jī)構(gòu)具有兩個(gè)或兩個(gè)以上自由度，且以并聯(lián)方式驅(qū)動(dòng)的一種閉環(huán)機(jī)構(gòu)。
特點(diǎn)
并聯(lián)機(jī)器人和傳統(tǒng)工業(yè)用串聯(lián)機(jī)器人在哲學(xué)上呈對(duì)立統(tǒng)一的關(guān)系，和串聯(lián)機(jī)器人相比較，并聯(lián)機(jī)器人具有以下特點(diǎn)：
?。?）無累積誤差，精度較高；
?。?）驅(qū)動(dòng)裝置可置于定平臺(tái)上或接近定平臺(tái)的位置，這樣運(yùn)動(dòng)部分重量輕，速度高，動(dòng)態(tài)響應(yīng)好；
?。?）結(jié)構(gòu)緊湊，剛度高，承載能力大；
（4）完全對(duì)稱的并聯(lián)機(jī)構(gòu)具有較好的各向同性；
?。?）工作空間較小；
根據(jù)這些特點(diǎn)，并聯(lián)機(jī)器人在需要高剛度、高精度或者大載荷而無須很大工作空間的領(lǐng)域內(nèi)得到了廣泛應(yīng)用。
區(qū)別
并聯(lián)機(jī)器人和串聯(lián)機(jī)器人區(qū)別
1、結(jié)構(gòu)上的差異
并聯(lián)機(jī)器人可以定義為動(dòng)平臺(tái)和定平臺(tái)通過至少兩個(gè)獨(dú)立的運(yùn)動(dòng)鏈相連接，機(jī)構(gòu)具有兩個(gè)或兩個(gè)以上自由度，且以并聯(lián)方式驅(qū)動(dòng)的一種閉環(huán)機(jī)構(gòu)。這種設(shè)計(jì)使得并聯(lián)機(jī)器人具備優(yōu)異的剛性和穩(wěn)定性，適用于需要高精度和高負(fù)載能力的任務(wù)。
串聯(lián)機(jī)器人是一種由多個(gè)關(guān)節(jié)串聯(lián)形成的機(jī)器人，這些關(guān)節(jié)依次連接起來，前一關(guān)節(jié)的運(yùn)動(dòng)會(huì)影響到后面的關(guān)節(jié)。串聯(lián)機(jī)器人通常具備較大的工作空間和較高的自由度，適用于較復(fù)雜和靈活的任務(wù)。串聯(lián)機(jī)器人在執(zhí)行任務(wù)時(shí)，由于關(guān)節(jié)間的耦合，可能會(huì)出現(xiàn)較大的非線性誤差，因此對(duì)于一些要求高精度和穩(wěn)定性的應(yīng)用來說，其性能可能相對(duì)較差。
2、運(yùn)動(dòng)控制和編程方式的差異。
并聯(lián)機(jī)器人通常采用集中式控制方法，即通過中央控制器控制所有關(guān)節(jié)的運(yùn)動(dòng)。這種方式使得并聯(lián)機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)協(xié)調(diào)一致、同步性較高。
串聯(lián)機(jī)器人通常采用分布式控制方法，即每個(gè)關(guān)節(jié)有各自的控制器，根據(jù)任務(wù)需求獨(dú)立控制自身運(yùn)動(dòng)。這種方式使得串聯(lián)機(jī)器人具有較大的靈活性和可編程性。
3、適應(yīng)不同工作環(huán)境差異。
并聯(lián)機(jī)器人常用于狹小空間或需要與人類共同工作的場景，其結(jié)構(gòu)緊湊、動(dòng)作靈活，并且可以通過傳感器實(shí)現(xiàn)與人類的協(xié)作。并聯(lián)機(jī)器人常用于組裝、焊接、噴涂等工序中，對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量要求較高的領(lǐng)域。它們通常使用精密傳感器和控制系統(tǒng)，能夠?qū)崿F(xiàn)高度的精準(zhǔn)度和重復(fù)性。
串聯(lián)機(jī)器人由于其較大的自由度和工作空間，通常更適用于處理大型物體或需要較高機(jī)械柔性的任務(wù)。串聯(lián)機(jī)器人常被運(yùn)用于裝配、包裝、倉儲(chǔ)等需求較為靈活的工作環(huán)境中。
人物事件
1978年，Hunt首次提出把六自由度并聯(lián)機(jī)構(gòu)作為機(jī)器人操作器，由此拉開并聯(lián)機(jī)器人研究的序幕，但在隨后的近10年里，并聯(lián)機(jī)器人研究似乎停滯不前。直到80年代末90年代初，并聯(lián)機(jī)器人才引起了廣泛注意，成為國際研究的熱點(diǎn)。
在國內(nèi)，燕山大學(xué)教授黃真教授在1991年研制出我國第一臺(tái)六自由度并聯(lián)機(jī)器人樣機(jī)(圖1-5)，在1994年研制出一臺(tái)柔性鉸鏈并聯(lián)式六自由度機(jī)器人誤差補(bǔ)償器，在1997年出版了我國第一部關(guān)于并聯(lián)機(jī)器人理論及技術(shù)的專著，2006年又出版了《高等空間機(jī)構(gòu)學(xué)》。
黃真，男，漢族，1936年2月出生，江蘇宜興人，教授，1959年畢業(yè)于哈爾濱工業(yè)大學(xué)機(jī)械工藝專業(yè)，現(xiàn)任燕山大學(xué)教授，博士生導(dǎo)師。
他是我國最早的一位從事并聯(lián)機(jī)器人研究的學(xué)者，也是該領(lǐng)域的最著名的學(xué)者。他多次參加國際學(xué)術(shù)活動(dòng)，在國際上已有較大的影響，特別是在2004年舉行有44個(gè)國家500多名學(xué)者參加的國際機(jī)器和機(jī)構(gòu)學(xué)學(xué)會(huì)國際學(xué)術(shù)年會(huì)第11屆大會(huì)上，他為6個(gè)中心發(fā)言人之一。
他主要從事機(jī)器人學(xué)、和并聯(lián)機(jī)器人機(jī)械學(xué)等方面的研究工作。多年來，先后承擔(dān)國家自然科學(xué)基金項(xiàng)目9項(xiàng)，國家863項(xiàng)目3項(xiàng)，國家科技攻關(guān)等項(xiàng)目共計(jì)20余項(xiàng)。已在國內(nèi)外發(fā)表論文280余篇，其中國際著名雜志《MechanismandMachineTheory》、《InternationalJournalofRoboticsResearch》，《JournalofRoboticSystems》，《ASMEJournalofMechanicalDesign》發(fā)表30余篇；ASME、IEEE等國際會(huì)議發(fā)表論文50余篇；《中國科學(xué)》及國內(nèi)一級(jí)學(xué)術(shù)雜志《機(jī)械工程學(xué)報(bào)》、《中國機(jī)械工程》、等發(fā)表論文40余篇。其中129篇次被三大索引（SCI－33、EI－88和ISTP－8）收錄，他引總共369次。出版專著《空間機(jī)構(gòu)學(xué)》（1991年）和《并聯(lián)機(jī)器人機(jī)構(gòu)學(xué)理論及控制》（1997年），后者被審定為“全國高技術(shù)重點(diǎn)圖書”。今年他的專著《高等空間機(jī)構(gòu)學(xué)》又被教育部審定為全國研究生指定教材，已于2006年6月出版。
他的研究成果已獲國家教育部科自然科學(xué)1等獎(jiǎng)2項(xiàng)，河北省科技進(jìn)步1等獎(jiǎng)2項(xiàng)等科技獎(jiǎng)勵(lì)共計(jì)16項(xiàng)。目前，作為課題主要負(fù)責(zé)人主持國家自然科學(xué)基金等項(xiàng)目2項(xiàng)及河北省高層次特別優(yōu)秀人才支持計(jì)劃。
黃真教授治學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)、知識(shí)淵博、誨人不倦，直到現(xiàn)在的近70歲的高齡仍舊奮戰(zhàn)在科學(xué)研究的第一線。黃真教授在工作中他多次受到黨和政府的表彰，多次被評(píng)為省管優(yōu)秀專家。并多次獲秦皇島市勞動(dòng)模范、河北省勞動(dòng)模范和原機(jī)械工業(yè)部勞動(dòng)模范等光榮稱號(hào)。
并聯(lián)機(jī)構(gòu)
提出、特點(diǎn)及應(yīng)用
1965年，德國Stewart發(fā)明了六自由度并聯(lián)機(jī)構(gòu)，并作為飛行模擬器用于訓(xùn)練飛行員。1978年澳大利亞著名機(jī)構(gòu)學(xué)教授Hunt提出將并聯(lián)機(jī)構(gòu)用于機(jī)器人手臂。
并聯(lián)機(jī)構(gòu)的特點(diǎn)：
?。?）與串聯(lián)機(jī)構(gòu)相比剛度大，結(jié)構(gòu)穩(wěn)定；
?。?）承載能力大；
?。?）微動(dòng)精度高；
?。?）運(yùn)動(dòng)負(fù)荷?。?/p>
?。?）在位置求解上，串聯(lián)機(jī)構(gòu)正解容易，但反解十分困難，而并聯(lián)機(jī)構(gòu)正解困難反解卻非常容易。
由于機(jī)器人在線實(shí)時(shí)計(jì)算是要計(jì)算反解的，這對(duì)串聯(lián)式十分不利，而并聯(lián)式卻容易實(shí)現(xiàn)。
分類
從運(yùn)動(dòng)形式來看，并聯(lián)機(jī)構(gòu)可分為平面機(jī)構(gòu)和空間機(jī)構(gòu)；細(xì)分可分為平面移動(dòng)機(jī)構(gòu)、平面移動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)構(gòu)、空間純移動(dòng)機(jī)構(gòu)、空間純轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)構(gòu)和空間混合運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)，
另可按并聯(lián)機(jī)構(gòu)的自由度數(shù)分類：
?。?）2自由度并聯(lián)機(jī)構(gòu)。
2自由度并聯(lián)機(jī)構(gòu)，如5-R、3-R-2-P（R表示轉(zhuǎn)動(dòng)副，P表示移動(dòng)副）平面5桿機(jī)構(gòu)是最典型的2自由度并聯(lián)機(jī)構(gòu)，這類機(jī)構(gòu)一般具有2個(gè)移動(dòng)運(yùn)動(dòng)。
?。?）3自由度并聯(lián)機(jī)構(gòu)。
3自由度并聯(lián)機(jī)構(gòu)各類較多，形式較復(fù)雜，一般有以下形式：平面3自由度并聯(lián)機(jī)構(gòu)，如3-RRR機(jī)構(gòu)、3-RPR機(jī)構(gòu)，它們具有2個(gè)移動(dòng)和一個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)；球面3自由度并聯(lián)機(jī)構(gòu)，如3-RRR球面機(jī)構(gòu)、3-UPS-1-S球面機(jī)構(gòu)，3-RRR球面機(jī)構(gòu)所有運(yùn)動(dòng)副的軸線匯交空間一點(diǎn)，這點(diǎn)稱為機(jī)構(gòu)的中心，而3-UPS-1-S球面機(jī)構(gòu)則以S的中心點(diǎn)為機(jī)構(gòu)的中心，機(jī)構(gòu)上的所有點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)都是繞該點(diǎn)的轉(zhuǎn)動(dòng)運(yùn)動(dòng)；3維純移動(dòng)機(jī)構(gòu)，如StarLike并聯(lián)機(jī)構(gòu)、Tsai并聯(lián)機(jī)構(gòu)和DELTA機(jī)構(gòu)，該類機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)學(xué)正反解都很簡單，是一種應(yīng)用很廣泛的3維移動(dòng)空間機(jī)構(gòu)；空間3自由度并聯(lián)機(jī)構(gòu)，如典型的3-RPS機(jī)構(gòu)，這類機(jī)構(gòu)屬于欠秩機(jī)構(gòu)，在工作空間內(nèi)不同的點(diǎn)其運(yùn)動(dòng)形式不同是其最顯著的特點(diǎn)，由于這種特殊的運(yùn)動(dòng)特性，阻礙了該類機(jī)構(gòu)在實(shí)際中的廣泛應(yīng)用；還有一類是增加輔助桿件和運(yùn)動(dòng)副的空間機(jī)構(gòu)，如德國漢諾威大學(xué)研制的并聯(lián)機(jī)床采用的3-UPS-1-PU球坐標(biāo)式3自由度并聯(lián)機(jī)構(gòu)，由于輔助桿件和運(yùn)動(dòng)副的制約，使得該機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)平臺(tái)具有1個(gè)移動(dòng)和2個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)的運(yùn)動(dòng)（也可以說是3個(gè)移動(dòng)運(yùn)動(dòng)）。
（3）4自由度并聯(lián)機(jī)構(gòu)。
4自由度并聯(lián)機(jī)構(gòu)大多不是完全并聯(lián)機(jī)構(gòu)，如2-UPS-1-RRRR機(jī)構(gòu)，運(yùn)動(dòng)平臺(tái)通過3個(gè)支鏈與定平臺(tái)相連，有2個(gè)運(yùn)動(dòng)鏈?zhǔn)窍嗤?，各具?個(gè)虎克鉸U，1個(gè)移動(dòng)副P，其中P和1個(gè)R是驅(qū)動(dòng)副，因此這種機(jī)構(gòu)不是完全并聯(lián)機(jī)構(gòu)。
?。?）5自由度并聯(lián)機(jī)構(gòu)。
現(xiàn)有的5自由度并聯(lián)機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，如韓國Lee的5自由度并聯(lián)機(jī)構(gòu)具有雙層結(jié)構(gòu)（2個(gè)并聯(lián)機(jī)構(gòu)的結(jié)合）。
?。?）6自由度并聯(lián)機(jī)構(gòu)。
6自由度并聯(lián)機(jī)構(gòu)是并聯(lián)機(jī)器人機(jī)構(gòu)中的一大類，是國內(nèi)外學(xué)者研究得最多的并聯(lián)機(jī)構(gòu)，廣泛應(yīng)用在飛行模擬器、6維力與力矩傳感器和并聯(lián)機(jī)床等領(lǐng)域。但這類機(jī)構(gòu)有很多關(guān)鍵性技術(shù)沒有或沒有完全得到解決，比如其運(yùn)動(dòng)學(xué)正解、動(dòng)力學(xué)模型的建立以及并聯(lián)機(jī)床的精度標(biāo)定等。從完全并聯(lián)的角度出發(fā)，這類機(jī)構(gòu)必須具有6個(gè)運(yùn)動(dòng)鏈。但現(xiàn)有的并聯(lián)機(jī)構(gòu)中，也有擁有3個(gè)運(yùn)動(dòng)鏈的6自由度并聯(lián)機(jī)構(gòu)，如3-PRPS和3-URS等機(jī)構(gòu)，還有在3個(gè)分支的每個(gè)分支上附加1個(gè)5桿機(jī)構(gòu)作這驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的6自由度并聯(lián)機(jī)構(gòu)等。
發(fā)展方向
并聯(lián)機(jī)器人的發(fā)展方向可以從以下幾個(gè)方面進(jìn)行歸納：
功能增強(qiáng)與性能提升：
并聯(lián)機(jī)器人將繼續(xù)在現(xiàn)有功能基礎(chǔ)上進(jìn)行增強(qiáng)，以滿足用戶對(duì)功能和性能越來越高的需求。這包括但不限于提高運(yùn)動(dòng)精度、載荷能力、運(yùn)動(dòng)速度以及穩(wěn)定性。
例如，在制造業(yè)中，隨著產(chǎn)品形狀和工藝的復(fù)雜性增加，對(duì)并聯(lián)機(jī)器人的精度和靈敏度要求也在提高。因此，未來的并聯(lián)機(jī)器人將更加注重在這些方面的性能提升。
智能化與自主化：
未來的并聯(lián)機(jī)器人將趨向于更加智能化，具備更強(qiáng)的自主學(xué)習(xí)能力、自主決策能力以及與其他機(jī)器人之間的交流合作能力。
通過集成先進(jìn)的人工智能算法和機(jī)器學(xué)習(xí)技術(shù)，并聯(lián)機(jī)器人將能夠更好地適應(yīng)復(fù)雜多變的工作環(huán)境，并自主完成更多任務(wù)。
多場景應(yīng)用拓展：
目前，并聯(lián)機(jī)器人在工業(yè)、醫(yī)療、航空航天等領(lǐng)域已有廣泛應(yīng)用。未來，它們將進(jìn)一步拓展到更多場景，如農(nóng)業(yè)、建筑、環(huán)境監(jiān)測等。
例如，在農(nóng)業(yè)領(lǐng)域，并聯(lián)機(jī)器人可以用于自動(dòng)種植、環(huán)境監(jiān)測等任務(wù)；在建筑領(lǐng)域，它們可以協(xié)助進(jìn)行地形測繪、建筑設(shè)計(jì)和施工等工作。
模塊化與標(biāo)準(zhǔn)化：
為了便于生產(chǎn)和維護(hù)，未來的并聯(lián)機(jī)器人可能會(huì)趨向于模塊化和標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)。這將使得機(jī)器人的組裝、調(diào)試和維修變得更加簡單和高效。
同時(shí)，模塊化和標(biāo)準(zhǔn)化也有助于降低生產(chǎn)成本，提高產(chǎn)品的市場競爭力。
協(xié)同作業(yè)與集成化：
隨著技術(shù)的發(fā)展，未來的并聯(lián)機(jī)器人將更加注重與其他機(jī)器人或自動(dòng)化系統(tǒng)的協(xié)同作業(yè)能力。通過集成多種傳感器和執(zhí)行器，實(shí)現(xiàn)更高效的自動(dòng)化生產(chǎn)流程。
此外，并聯(lián)機(jī)器人還可能與云計(jì)算、大數(shù)據(jù)等技術(shù)相結(jié)合，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控、故障診斷和預(yù)測性維護(hù)等功能。
綜上所述，并聯(lián)機(jī)器人的發(fā)展方向包括功能增強(qiáng)與性能提升、智能化與自主化、多場景應(yīng)用拓展、模塊化與標(biāo)準(zhǔn)化以及協(xié)同作業(yè)與集成化等方面。這些發(fā)展方向?qū)⒂兄诓⒙?lián)機(jī)器人在未來更好地滿足不同領(lǐng)域的需求，并推動(dòng)相關(guān)產(chǎn)業(yè)的持續(xù)發(fā)展。
和串聯(lián)機(jī)器人區(qū)別
并聯(lián)機(jī)器人和串聯(lián)機(jī)器人在多個(gè)方面存在顯著的區(qū)別，這些區(qū)別主要體現(xiàn)在結(jié)構(gòu)、特點(diǎn)、應(yīng)用場合以及運(yùn)動(dòng)控制和編程方式上。以下是對(duì)這些區(qū)別的詳細(xì)分析：
一、結(jié)構(gòu)區(qū)別
串聯(lián)機(jī)器人：是一種開式運(yùn)動(dòng)鏈機(jī)器人，由一系列連桿通過轉(zhuǎn)動(dòng)關(guān)節(jié)或移動(dòng)關(guān)節(jié)串聯(lián)形成。這種結(jié)構(gòu)使得串聯(lián)機(jī)器人具有較大的工作空間和較高的自由度，適用于需要較大范圍和靈活性的任務(wù)。
并聯(lián)機(jī)器人：由動(dòng)平臺(tái)和定平臺(tái)通過至少兩個(gè)獨(dú)立的運(yùn)動(dòng)鏈相連接，機(jī)構(gòu)具有兩個(gè)或兩個(gè)以上的自由度，且以并聯(lián)方式驅(qū)動(dòng)的一種閉環(huán)機(jī)構(gòu)。并聯(lián)機(jī)器人的結(jié)構(gòu)緊湊，工作空間相對(duì)集中，通常在基座周圍。
二、特點(diǎn)區(qū)別
串聯(lián)機(jī)器人：
需要減速器，驅(qū)動(dòng)功率不同，電機(jī)型號(hào)不一。
電機(jī)位于運(yùn)動(dòng)構(gòu)建，慣量大。
正解計(jì)算（即根據(jù)關(guān)節(jié)角度計(jì)算末端執(zhí)行器位置）相對(duì)簡單，但逆解計(jì)算（即根據(jù)末端執(zhí)行器位置反推關(guān)節(jié)角度）復(fù)雜。
并聯(lián)機(jī)器人：
無需減速器，成本相對(duì)較低。
所有的驅(qū)動(dòng)功率相同，易于產(chǎn)品化。
電機(jī)位于機(jī)架，慣量小。
逆解計(jì)算簡單，易于實(shí)時(shí)控制。
三、應(yīng)用場合區(qū)別
串聯(lián)機(jī)器人：由于其較大的工作空間和較高的自由度，串聯(lián)機(jī)器人廣泛應(yīng)用于各種機(jī)床、裝配車間等領(lǐng)域，適用于處理大型物體或需要較高機(jī)械柔性的任務(wù)。
并聯(lián)機(jī)器人：主要用于精密緊湊的應(yīng)用場合，如精密裝配、檢測、包裝、分揀等。并聯(lián)機(jī)器人在速度、重復(fù)定位精度和動(dòng)態(tài)性能等方面具有顯著優(yōu)勢，適用于對(duì)精度和穩(wěn)定性要求較高的任務(wù)。
四、運(yùn)動(dòng)控制和編程方式區(qū)別
串聯(lián)機(jī)器人：通常采用分布式控制方法，即每個(gè)關(guān)節(jié)有各自的控制器，根據(jù)任務(wù)需求獨(dú)立控制自身運(yùn)動(dòng)。這種方式使得串聯(lián)機(jī)器人具有較大的靈活性和可編程性。
并聯(lián)機(jī)器人：通常采用集中式控制方法，即通過中央控制器控制所有關(guān)節(jié)的運(yùn)動(dòng)。這種方式使得并聯(lián)機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)協(xié)調(diào)一致、同步性較高。
五、其他區(qū)別
承載能力：并聯(lián)機(jī)器人由于結(jié)構(gòu)剛性較強(qiáng)，通常具有較高的承載能力；而串聯(lián)機(jī)器人在承受較大負(fù)載時(shí)，可能會(huì)因?yàn)殛P(guān)節(jié)間的柔性連接而導(dǎo)致精度下降。
工作空間：串聯(lián)機(jī)器人的工作空間相對(duì)較大，但并聯(lián)機(jī)器人的工作空間雖然有限（通常為球形或圓柱形），但在其工作范圍內(nèi)具有較高的精度和穩(wěn)定性。
綜上所述，并聯(lián)機(jī)器人和串聯(lián)機(jī)器人在結(jié)構(gòu)、特點(diǎn)、應(yīng)用場合、運(yùn)動(dòng)控制和編程方式等方面存在明顯的區(qū)別。選擇合適的機(jī)器人類型取決于具體的應(yīng)用需求和性能要求。
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