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1、毕业设计外文翻译院 （系） 机电信息系 专 业 机械设计制造及其自动化 外文出处 Parallel Manipulators ApplicationsA Survey（英文原文自己可以通过学校的数据库（知网）下载)有英文原文，加我Q1985639755附 件 1. 原文 2. 译文 2013年3月并联机器人的应用程序 一项调查Y. D. Patel1*, P. M. George21Department of Mechanical Engineering, A. D. Patel Institute of Technology, New Vallabh Vidyanagar, India2De
2、partment of Mechanical Engineering, Birla Vishvakarma Mahavidyalaya Engineering College, Vallabh Vidyanagar, IndiaEmail: *yash523 Received February 9, 2012; revised March 25, 2012; accepted April 2, 2012摘要本文提出了串行和并行机器人之间的比较。一天，双杠 lel 机械手在各个领域中的应用程序是变得明显和增长率也迅速加以利用精密制造，医疗科学的视野和空间探索设备中。并联机器人可以定义作为其末端链
3、接到该基地由几个独立运动链的闭环运动学链机制。随函附上介绍各种并联机器人的分类。纸张的首要重点是通过来实现并联机器人产业、 空间、 医学科学或商业用途的申请，所需精度定位在高速度的空间机械臂。关键词： 并联机械手 ；六足 ；可重构并联机器人 ；三角洲机器人1.导言并联机器人是广受欢迎最近即使常规串联机器人拥有大型工作区和灵巧的操纵性。与串行的一个基本问题是他们的悬臂结构使它们易受弯曲在高负载和 vi 型压电高速度导致缺乏精度和许多其他问题。在此文件中，串行一个并联机器人优势进行比较。因此，在要求苛刻的高负荷能力和精确定位的应用程序，并联机器人进行打赌-ter 替代品并向潜在的最后两个几十年点嵌
4、入在此结构中，尚未充分利用。威拉德 L.V.Polard 1 设计和专利第一工业并联机器人，如图 1 所示。并联机器人的发展可以追溯到 20 世纪 60 年代早期，当歌赋和白厅 2 第一次制定一个六线性杰克作为一个普遍的轮胎试验机使用系统。后来，斯图尔特 3 开发平台机械手的使用作为飞行模拟器。1980 年以来，有越来越多的在 terest 并联机器人的开发中。这纸亮点并联机器人的潜在应用包括采矿机、 行走马-汉语，这两个地面和空间应用程序包括等高速度操纵、 物料搬运、 运动平台、 机床、 医疗领域，飞机膳食勘探领域卫星天线、 触觉设备、 车经过 cle 悬浮液、 可变几何桁架、 电缆 act
5、u 辐照摄像机和望远镜定位系统和指针设备。最近，他们曾说过在发展的高精度机床工具 4 如吉丁斯 & 刘易斯、 英格索兰、 Hexel、 大地和丰田章男，和其他许多公司。六足机器工具 5，6 是广泛使用并行 ma nipulators 为各行业之一。2.串行 vs 并联机器人并联机构提供超过同行串行对于某些应用程序的几个优势。这些优势包括更大承载电容关系作为总负载可以共享的并行链接连接到固定的基地、 低惯量、 高结构刚度、 某些错误，敏感性降低数容易控制和内置冗余，但工作较小和较不灵巧区由于链接干扰，普遍和球形接头和致动器的移动范围的物理限制，并患有平台的奇点。丰富的并联机器人多自由度球形和普遍
6、接头使用不仅简化 kine 影片画面，但他们也使确定腿在炖煮的食物-艺术-歌赋平台 7 经验只压缩或拉伸负荷，但没有剪力或弯曲和扭转的时刻。这减少了平台，即使在高负荷下的变形。完全平行的 ro 机器人的设计有所有传动装置中或附近的基础，在非常低的部分已 actu 盟友要移动的机器人的惯性的结果。因此，可以用相同的驱动功率实现更高的带宽。这就是为什么平行结构使用的例如，飞行捷联惯组-lators 和快速挑地方机器人。并行体系结构总是有利可图的许多实际的应用程序，以提高机器人性能得不到串行机器人作为从表 1 可以看出。并行运动学机器人有另一种结构。从固定基地，大量的武器和链接被耦合在平行于工具中心
7、点。电机/齿轮箱然后可以位于固定基地的所有驱动器都用于钻孔、 焊接、 攻丝与更大的准确性和可重复性。在少于六个自由度的 par 中文、 并联机器人最近引起研究者的注意，经其雇用证明宝贵在这些应用程序中的较高的流动性是没有必要的。武器/链接然后可以轻量和非常僵硬，尽量减少惯性。球窝接头意味着链接加载限于纯张力/压缩编码中-sion，进一步改进的刚度/质谱比率。错误将不会扩大整个的平行结构。对于一个并行的运动学机制，运动学方程将由于封闭的运动循环中，复杂得多比开放 （串行） 的运动学结构。并联机器人也被称为闭环操纵者。高性能机器人的发展，为模型将需要进行模拟和预测布鲁斯，和模型基于补偿中获得性能先
8、进的控制系统。任何常规接头的组成的机械系统，tra 条件并联机器人患侧隙、 滞后，和制造关节中的错误的错误。与串行机器人，可以是 un-actuated 或被动关节的存在。被动关节和多自由度关节的存在使得运动学分析从串行 manipula-职权范围的运动学分析非常不同。直接运动学的难多 & 涉及消停一点了吗-扬天被动联合中的变量并联。并联机构中，与直接运动学逆运动学比较简单得多。并联机器人是本质上比串行机器人因为他们的错误，而不是平均为由于许多并行链接添加累积，以及关闭循环体系结构的更加精确。这些机器人对串行机器人拥有很多的内在特性，因此可以设想在不久的将来在各个领域中的应用的范围很多。对称机
9、器人有四肢的自由度，这也是循环的总人数等于数等于的数。当两个或多个平面运动链共同刚性平台上共同采取行动，被形成平面并联机械手。现在天，每条腿的平面并联机器人取而代之的是单丝、 机械手被称为平面线驱动 （或线暂停） 并联机械手。球形机器人都只是能够使受控球形帽，根据结束 ef-fectors 运动。特别是，较少程度的议案比六，但超过三个，空间并联机器人吸引了，研究人员和用户的关注。在研究工作的最大，运动学分析工作由负责任一运动约束方程，螺旋理论方法、 生署参数或使用双单位四元数是真的最有效的方式表示螺丝位移的空间马-nipulators 8 行的概念。使用逆动力学，力和扭矩的开动关节可以计算的并
10、行体系结构的封闭的环配置。根据文献综述，牛顿欧拉方法是较为更经济相比，拉格朗日欧拉制定的并行，以及混合动力机械臂。3.工业应用为他设计新颖的自动喷漆。事实上，它从未被修造了。它有五个自由度 mo-扬天 三个工具头和其他两个方向的位置。1954 年，博士埃里克 高夫、 Donlop 橡胶有限公司的一名雇员英国制定了六个自由度的 通用轮胎试验机 2 第一次的八面体六足。1965 年，斯图尔特发表一的份，他建议六一定程度的自由平行平台作为飞行模拟器 3。Stewart 平台包括六个豆荚、 六个球形接头和六个万向节 6 自由度图 2 9 中所示。如图 2 9 中所示的 6 自由度。Stewart 平台
11、也已用于敏捷的眼睛 (球形的并行机制) 指向设备戈斯林和韩氏 10 在加拿大拉瓦尔大学的机器人技术实验室开发的具有低惯性和固有的硬度，机制可以实现角速度优于 1000年摄氏度/秒和角加速度大于 20,000 deg sec2，大 ly 优于人类的眼睛。一位美籍工程师，Klaus Cappel 被认为是并联机器人技术领域的第三个先驱。他制定了八面体的十六进制-pod 机械手运动模拟器作为 & 被授予了专利于 1967 年在图 3 中 11 所示。Stewart 平台还用于地下洞室开挖设备由 Arai 在 1991 年和另一个应用程序中，如在 1996 年由阿伦森铣床。1967 年在图 3 中 1
12、1 所示。Stewart 平台还用于地下洞室开挖设备由 Arai 在 1991 年和另一个应用程序中，如在 1996 年由阿伦森铣床。3 自由度球面并联机构 12 如图 4 所示有有趣的特征为实际学问像工作台、 机械手、 照相机 ori 年度设备、 腕关节或运动模拟器。并联机器人可以有很多优势，高速激光行动由于其结构刚度和有限移动大量更少的功耗 13 与图 5 所示。3.1.六足六足仿生是在制造、 检验和调查中越来越多地使用的并联机器人的一种形式。终极六足将提供大 mo，大规模有效载荷达六度的免费 dom 中具有高精度、 分辨率和可重复性。最近，期间逆运动学的错误模拟结果表明那六足机器工具可能
13、是宝-sitioned，错误少于 0.03 毫米和可能是面向同一个错误，小于 0.000003 rad。图 7 显示磷酸化与各种执行器与范围的大小从 130 毫米到 3 m，与负载能力 0.5 至 1500 公斤。3.2.三角洲机器人在其研究工作期间，在机工具中，这使用分析蜀的消除办法为三角非线性方程组由孟-农保仔 et 16 利用是 3 RPS 机制。开发的工业技术研究院) 的混合机工具，是图 8 所示使用述的 3-减贫战略的机制。无花果-杏 9 中所示的配置被利用作为 3 轴并联机床为点到点高速度准确控制钻孔和攻丝机床。相同的概念适用于机床原型开发的雷诺自动化柯马，法国与 120 米/分钟
14、的速度。并行或三角洲机器人用于主要在包装行业、 工作与电子组件和在医疗和制药行业。大部分的时间三角洲机器人被架设在悬挂位置。这将允许效应器手臂前往往到工作区，象传送带。机器人组成的两个基地，一个较大和较小的一个。较小的结束是在这里完成的所有工作。这两个平台相连的联系。每个这些联系是由单电机供电。联系由万向节相连的主要基地。这使联系很大的灵活性范围内的运动，只要是异口同声。三角洲机器人技术的最新版本有了旨在减少维修保养和清洁他们得到了更小的内存以便占据的空间可以减至最低。已创建三角洲机器人的变异 ou 样式，如不锈钢模型，它允许在食品应用中使用时容易洗下来。这种类型的骗局成形在排序，排序和整理在
15、各种类型的包装和食品工业中广泛适用。图 10 显示了FlexPicker，一个 3 或 4 轴轴挑和并联机器人进行处理的药品、 食品、 电子元器件等开发的 ABB 18。乒乓球游戏可以玩使用并联机器人视觉反馈。拉格朗日的动力学用于其动态分析和仿真。4.可重构并联机器人一种可重构并联机器人包括 inde pendently 设计的模块，如执行器、 被动关节、 刚性链接 （连接器）、 移动平台和终端操纵装置，可以迅速地被装配成具有不同的运动学特征和动态行为的各种配置一套。线驱动机器人有几个应用程序的电缆暂停 manipu-lators 20 作为 ；切割、 Excavating 和分级、 十八-i
16、ng 和精整、 起重和定位，灵活吊-ing，灾害现场的清理，访问到偏远的地区，马-总结的重的有效载荷。支持的类型并联机械手末端链接是其中并联的 n 电缆与 n 张紧电机电缆直接驱动机器人 (CDDRs)。线驱动机器人非常有吸引力，这是它们的能力高有效载荷 （相当于建筑起重机）、 大范围的议案、 快速部署以及很容易重新配置的。电缆-sus-挂起机器人的最大应用领域之一是货物处理。Stewart 平台的想法被复制电缆悬浮机器人在特拉华大学在图 12 中所示。图 13 显示了空间机器人的设计 7 电缆暂停，与封闭的形式向前的姿势运动学、 自动化加工、 建筑、 雕刻，和相关的应用程序。S.Lahoua
17、r et 22 最近确定了电缆和对象之间的 col 加固检测的新方法。5.空间应用图 14 所示的坎特伯雷卫星追踪器 23 系统使用并行机制更好地定位。现在天，对空间应用的并联机器人范围是有利可图的研究人员。Reconfigur 能并联机器人 （图 15） 是加拿大国家研究理事会在开发探索其空间应用的目的。机器人组成的两个模块化单元： 1） 幻灯片： 具有固定腿长度 2) 回旋的棱柱形联合系统三自由度： 三自由度规化联合系统。设计允许紧急行为导致在建造、 发射和空间应用的运作成本节约。可重构的配置被考虑作为最终智能系统的一部分。6.医疗科学N.Simaan et 21 对于医疗使用并行体系结构
18、的应用程序的最佳适合机器人进行了调查。RSPR 机器人最好是适当相比市区重建策略和双 cir 夹层三角机器人适当减少执行器部队 & 奇异位置。图 16 所示的六足机器人的运动学结构为 6 自由度与 100 100 50 毫米和 15 旋转工作区提供了不同种类的外科校方 25 为 20 m 的定位精度。其他应用程序可能包括在东北大学-rosurgery、 耳鼻喉、 眼科、 脊柱外科和或-thopedics 膝关节和髋关节置换手术。中的图 17 所示的机制应用的灵感来自人类的生物手肘操作和它的目的是要一种媒介，为功能 res toration transhumeral 截肢患者寻求。3-PUU 平
19、动并联机器人概念在心肺复苏用于胸部压缩作为救援呼吸压缩频率的 100 倍，每分钟如图 18 所示。相同的并联机器人设计的问题，为人-机接口是考虑-ered 为终端操纵装置中基于电缆平行 manipula-生存率理疗应用程序 28 无花果杏 19 开发在机器人 & 机电一体化检定的帕多瓦，意大利大学中所示。并联机器人体系结构的超声 3D 系统正在开发美丽由西蒙 莱萨德、 伊利安 伊利 Bonev 和 Pascal Bigras 有可能取代传统 2D 设备在 di agnosis 血管疾病在人类的病人 29 上使用多个 3D 超声检查。值得注意的是并行 manipu-注册證明書用法在自我推进内镜与
20、液压驱动。此外，3 自由度 ISOGLIDE3 并联机器人作为被开发与模糊和 PID 控制器的临床使用 30。7.杂项的应用程序某些应用程序需要能够如沿垂直平面移动、 墙上的画、 清洗、 无损检测 （NDT）、 sur veillance 等窗口的服务机器人。船舶清洗/检验、 焊接机器人、 飞机清洗和检查、 石油储罐检验、 核工厂视察，与超声探头在化工厂偷桥梁检查、 清洁-ing 和检查的玻璃墙和管检测。忍者-1 是由组成基于 3D 并行链接机制能够产生强大的驱动力，对墙或玻璃的表面上移动的双腿。在时间的程序集以及期间对应焊接-ing 任务都被完成使用为国际热核实验反应器 (ITER)，这是一
21、个真空容器开发的一种混合并联机器人8.结论几个并行机制已设想和调查了在过去的两年。自动化焊接、 打磨、 切割、 检验、 物料搬运、 管件、 油井消防、 造船、 桥梁滇南、 空气工艺维修、 船舶的船舶货物装卸、 钢架架设等是应用程序的各个领域。创新机械臂和马翰基于并行体系结构的许多原型已建成并在文献中提出。双杠 lel 机制像 Stewart 平台、 Hexaglides、 hexa 豆荚和三角洲机器人组成的动态应用程序在高速度操作使重要系统动力学的适当行为的基本特征之一。由于所声称的优势，以 micromachi-nes 非常高的速度运行的应用机电一体化技术及在医学中的结构化的并联广泛分布在临
22、床使用。深海的石油和天然气的方便汤料联系维修可以改善，更有效的探险扬天的并联机器人在这一领域中的应用。线驱动并联机器人注意空间应用程序当前状态的研究。研究人员继续和持续不断的努力将会成长和演变过程中增加各种并行机器人技术应用推动新何 rizons 机器人工业的效率及能力。引用1 W. L. Pollard 位置控制仪器。 美国专利号 2286571，1942年。2 V. E. Gough and S. G.，通用轮胎试验机的第九届国际大会 FISITA，1962 年 5 月，页 117-137 诉讼程序。3 D. Stewart 、六自由度平台诉讼制度的机械工程师，第 180 号 1 卷 19
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