1并联机器人概述

Gough于1947年展示了具有闭环运动构型机构的基本原理。该机构平台可以随意定位和定向，满足测试轮胎抗磨损的需求。他还于1955年制造了一台原型机[1]。该机构动部件是一个六边形平台，六个顶点均通过球关节与连杆连接。连杆的另一端通过万向节连接到基座，驱动器通过改变连杆的长度控制平台的位姿变化，因此，该结构是由6个直线驱动的闭环运动链。该设备直到2000年才被淘汰[2]。86544

1965年，一个叫D。Stewart的工程师发表了那篇著名的论文[2]，引了广泛关注，从而奠定了他在空间并联机构研究领域的地位，论文中描述的平台也称为Stewart平台。该平台动部件是一个三角形平台，其顶点全部由球关节连接到下层机构。下层机构由两个呈三角形放置的滑杆组成。两个滑杆的一端通过旋转关节连接到一根垂直杆，且旋转关节绕这根垂直杆的轴线旋转。两个中的一根滑杆另一端由球关节连接到动平台，另一根通过旋转关节连接到第一根的中间。与串联机构相比，并联六自由度平台具有如下优点：误差小，精度高，刚度大，承载能力强，实时控制简易，响应速度快等。论文网

当前国内外关于并联机器人的研究方向集中于运动学，机构学，动力学和控制策略等领域。研究并联机器人的动力学分析及控制策略是主要对其进行动力学建模和分析，并通过各种可能的控制算法对并联机器人加以控制，从而实现期望的控制要求。并联机器人的应用范围十分广泛，它可以用作航海上的船舶模拟器，航空上的飞行模拟器，航天上的飞船对接器，工业上还可以做装配机器人。可以预见这类并联机器人在21世纪应用前景将十分广阔。

2 Stewart平台模拟器

毫无疑问，D。Stewart的优秀论文曾对并联机构运动领域的后续发展有很大的影响。他提出关于六自由度平台的许多建议，其中有许多成为了在后来看来的准确的预测。但早在1962年，Franklin研究所名叫Klaus Cappel的工程师承担的改造MAST任务。他采用了与Gough相同的八面体配置[3]。该设备与1967年获得专利。此外，还根据Sikorsky飞机公司要求设计和制造了一台6自由度的直升机模拟器。在最初提出Stewart平台之后，人们陆续研发出了大量的并联机器用于飞行模拟。

Stewart平台不但用于飞行模拟器，还用于汽车，船舶，火车的驾驶训练。这可能是模拟器应用最成功的领域，如CAE公司研制的用来训练飞行员的六自由度客机飞行模拟器，美国爱荷华大学研发的最大驾驶模拟器NADS。值得一提的是，美国陆军坦克研究中心TACOM建造了一个令人印象深刻的并联模拟器TMBS(炮塔运动模拟器)。它是由液压驱动，具有27吨的承载能力，垂直加速度为4-6g，用来测试坦克内部的人机工程学，以及研究臂稳定系统。

船舶模拟器常用于海军训练，船体设计，仿真军事场景和娱乐活动诸如计算机游戏中，是伴随着仿真，航空航天技术迅速发展起来的典型应用领域。一般海军训练的应用程序和计算机游戏是实时应用，因此，这些应用中的实时为响应用户的交互。船体在设计和模拟军事场景都是非实时应用具有更高的精度。这类应用需要大量的计算资源，因为有大量的数学方程求解。研制在能够实时模拟各种不同海洋环境下六自由度模拟系统成为当前运动模拟台领域发展的趋势。美国的NBDL实验室研制出了型号为MOOG 2000E船舶六自由度模拟器平台。该模拟器平台是典型的Stewart平台结构。它由六根提供直线位移的伸缩杆，固定的下平台和活动的上平台组成。该平台为电气驱动，能够模拟出船舶的六个自由度运动。