并联机器人文献综述

并联机器人文献综述人类千百年来对器械自动化的追求，促使了机器人的产生和发展自从年美1961国推出第一台工业机器人以来，机器人得到了快速的发展广泛应用于工业各部门以及服务、医疗、卫生、消遣等很多方面，对人类的生活产生了深远的影响现代所说的机器人多指工业机器人，大都是由基座、腰部（肩部）、大臂、小臂、腕部和手部构成，大臂小臂以串联形式连接，因而也称为串联机器人，目前关于机器人的探讨大部分集中于这一领域就在串联机器人蓬勃发展的时候，又出现了一类全新的机器人一一并联机器人它作为串联式机器人强有力的补充，扩大了整个机器人的应用范围，引起机器人学理论界和工程界的广泛关注，成为机器人探讨的主要探讨热点之一并联机器人作为一种全新的机器人，它具有刚度大、承载实力强、误差小、精度高、动力性能好等一系列优点，并联六自由度机器人在很多行业有着特别好的应用前景，其特殊结构给机器人带来很多其它机器人不具备的优点并联机器人是一种闭环机构，导致了其运动学和工作空间分析较为困难，同时也让机器人的精确限制变得特殊困难机器人运动时每个液压缸上安排的负载是改变的，因此每个液压伺服回路的受力、频率等系统参数也是改变的，常用的限制算法很难实现系统的精确限制因此，对并联机器人的理论限制的探讨对并联机器人的限制精度和应用推广有着重要的意义、国内探讨现状2最近几十年，国内外学者对并联机器人的特点、机构学、运动学方面进行了广泛、深化的探讨，并且对这方面取得的成果进行了具体的概括和总结但是,并联机器人作为一个结构困难、多变量、多自由度、多参数耦合的非线性系统,其限制策略、限制方法的探讨极其困难最初设计限制系统时，大多把并联机器人的各个分支当作完全独立的系统来进行限制，限制策略为传统的限制，限制效果很不志向随着限制理PID论的发展，新的限制方法不断涌现，如智能限制〃鲁棒限制〃自适应限制等，并联机器人的限制也得到了快速发展并联机器人作为一种结构困难、多变量、多自由度、多参数耦合的非线性系统，与串联机器人相比，具有刚度大、精度高、动力性能好以及结构紧凑等特点,它广泛应用于工业、医疗、航空航天等方面由于并联机器人限制方法的探讨极其困难，早期对其限制方法的探讨较少，而且一般都采纳常规限制方法，把机器人的各个分支当做完全独立的系统，限制效果很不志向随着限制理论的发展，新的限制方法不断涌现，如智能限制、鲁棒限制、自适应限制等，并联机器人的限制也得到了快速发展、机器人限制理论分类3并联机器人在约束环境中工作时，为了避开产生较大的接触力和力矩,损坏工件和自身，通常须要进行力、力矩限制为了提高并联机器人对环境的适应实力，拓宽并联机器人应用领域，必需对并联机器人进行力限制方法的探讨在选择具体的限制方法时，可以参考串联机器人力限制中已胜利实现的限制策略，从而提高并联机器人智能化程度，使之在不确定环境中完成要求的限制任务、并联机器人的鲁棒限制31并联机器人的鲁棒限制包括变结构限制、鲁棒自适应限制、反馈线性化的鲁棒限制限制等并联机器人的变结构限制

1.

1.1变结构限制由于具有不须要被控对象的精确数学模型，对外界干扰和参数改变不敏感，而且对系统内部耦合不须要做特地的解耦等特点，比较适合并联机器人限制并联机器人的鲁棒自适应限制

1.

1.2将自适应限制与鲁棒限制两者结合形成鲁棒自适应限制，这样就可以利用自适应限制来抑制参数的不确定性，同时利用鲁棒限制来抑制非参数不确定性并联机器人基于反馈线性化的鲁棒限制基于反馈线性化的鲁棒限制的主要优点是可以利用到成熟的线性限制理论，当了解系统线性性能特征（如超调量阻尼比等）的时候，该方法是比较有效的在不完全了解机器人动力学的状况下，难免导致补偿不彻底、解耦不完全当然这种限制方法在并联机器人的限制中也得到了肯定的应用自适应限制方法的应用

1.

1.4自适应限制包括线性系统自适应限制和非线性系统自适应限制，其中线性系统自适应限制方法在并联机器人限制中已经得到了应用并联机器人是一种存在参数不确定性和外界干扰的系统，而自适应限制方法仅可以解决系统模型参数不确定性问题，不能保证系统在未知干扰下的稳定性和暂态响应，因此自适应限制必需同其它限制方法相结合才能使并联机器人系统获得满足的性能并联机器人的智能限制

3.2智能限制是自动限制发展的高级阶段，主要用于解决用传统方法难以解决的困难的非线性和不确定的系统限制问题，智能限制包括单一限制方式和复合限制方式单一限制方式

3.

2.1随着人工智能和智能限制理论的发展，将新的智能限制成果引入机器人的限制，来探讨和开发智能机器人已是大势所趋目前用于并联机器人的单一智能限制方法有神经网络限制、模糊限制、专家限制、遗传算法限制、分级递阶限制、免疫限制等，在并联机器人限制中应用较多的神经网络限制和模糊限制并联机器人的神经网络限制神经网络限制

3.

2.2由于具有能学习与适应不确定系统的动态特性，能充分靠近随意困难的非线性系统以及不须要精确数学模型等特点，在机器人的限制中得到了广泛应用针对联机器人限制系统的非线性耦合等特性，也可以设计神经网络限制器，此限制器利用复合正交神经网络来消退并联机器人限制系统非线性耦合的影响，取得了较好的效果并联机器人的模糊限制

3.

2.3模糊限制是近年来发展起来的一种闭环负反馈非线性限制技术，其优点是对具有高度非线性、干扰因素大、时延大、没有明确数学模型对象的调整效果明显优于其他限制器，当工作条件在大范围内变动时，具有动态响应快、超调小和鲁棒性强等特点复合限制方式

3.3复合限制方式包括智能复合限制和高级混合智能限制并联机器人的智能复合限制

3.

3.1常规等限制一般很难取得满足的效果，于是人们将智能限制与传统限制结合PID起来，形成智能复合限制，如神经网络限制、模糊限制、模糊滑模限制等PID PID将模糊限制和限制相结合，依据各自的特点设计了模糊推理自校正限制器用于并联PID微动机器人的限制，该方法使系统阶跃响应的快速性、稳定性和动态跟踪，性能均优于传统限制器并联机器人的高级混合智能限制

3.

3.2将几种智能限制方法融合在一起即构成高级混合智能限制，如模糊神经网络限制、遗传神经网络限制、模糊遗传算法限制等针对柔性机器人的高度非线性和困难性，设计了一种模糊神经网络限制器，该限制方案使系统性能得到了极大改善并联机器人的机构学理论4运动学问题

4.1关于并联机器人的运动学问题可分成两个子问题正向运动学问题和逆向运动学问题当给定并联机器人上平台的位姿参数，求解各输入关节的位置参数是并联机器人运动学位置反解问题；当给定并联机器人各输入关节的位置参数求解上平台的位姿参数是并联机器人的运动学正解问题对于并联机器人来说，其逆运动学问题特别简洁而正向运动学问题却相当困难，因此正向运动学问题始终是并联机器人运动学探讨的难点之一从目前的探讨成果来看，关于正向运动学的解法主要分为两大类数值法和解析法由于并联机构结构困难，位置正解的难度较大，其中一种比较有效的方法是采纳数值方法求解一组非线性方程，从而求得与输入对应的动平台的位置和姿态数值法的优点是它可以应用于任何结构的并联机构，计算方法简洁，但此方法计算速度较慢，不能保证获得全部解，并且最终的结果与初值的选取有关奇异位形

4.2奇异位形是并联机器人机构学探讨的又一项重要内容，同串联机器人一样，并联机器人也存在奇异位形，当机构处于奇异位形时其矩阵为奇异阵,行列式值Jacobian为零，此时机构速度反解不存在，存在某些不行控的自由度另外当机构处于奇异位形旁边时，关节驱动力将趋于无穷大从而造成并联机器人的损坏，因此在设计和应用并联机器人时应避开奇异位形工作空间分析

4.3工作空间分析是设计并联机器人操作器的首要环节，机器人的工作空间是机器人操作器的工作区域，它是衡量机器人性能的重要指标，探讨并联机构的工作空间是特别重要的依据操作器工作时的位姿特点，工作空间又可分为可达工作空间和敏捷工作空间可达工作空间是指操作器上某一参考点可以达到的全部点的集合，这种工作空间不考虑操作器的姿态敏捷工作空间是指操作器上某一参考点可以从任何方向到达的点的集合并联机器人工作空间的解析求解是特别困难的问题，它在很大程度上依靠于机构位置解的探讨结果至今仍没有完善的方法、结语5并联机器人作为一种全新的机器人，它具有刚度大、承载实力强、误差小、精度高、动力性能好等一系列优点，其运用涉及到诸多方面，但并联机器人尤其是多自由度并联机器人的理论和其相应的的限制技术还不成熟，所以对此作出探讨是必要而且大有意义的参考文献赵延治张洁赵铁石弹性较平面并联三自由度机器人连续刚度[1J映射探讨燕山高校学报年期200804魏轩吴军平面并联机构刚度分析机械设计与制造

[2]3-RRR2009年期09邵珠峰唐晓强王立平黄鹏平面柔性并联机构自标定方

[3]3-RRR法机械工程学报年期200903李树军平面并联机构的刚度特性分析东北高校学报（自

[4]3-RRR然科学版）年期200701【】刘大炜王立平基于工作空间的冗余并联机构支链优54RRRR化清华高校学报（自然科学版）年期201008钟相强高洪基于螺旋理论的并联机构设计与仿真安徽

[6]3-RRR工程高校学报年期201103刘步才陈劲杰刘子召刘振华并联机器人的精度分析与[713-RRR仿真工业限制计算机年期201112。