并联机构的起源及应用

并联机构（ParallelMechanism)是由两个或两个以上开环运动链连接静平台和动平 台，并且具有两个或两个以上自由度的闭环机构，它是机构学的一个重要分支。

人类对并联机构的研宄可以追溯到十九世纪初期。1813年，法国学者CaUchyt16R4 并联机构的相关理论进行了初步研宄。1928年，Gwinnett[17]提出了基于并联机构的娱乐 装置。1934年，美国工程师Pollard[18]提出了一种用于汽车喷漆的并联机构。1947年， 英国人Gough—发明了六自由度轮胎检测的并联机构（如图1-1)。该并联机构可以模拟 飞机着陆时轮胎的实际工况，1954年，在伯明翰Dunlop工厂正式投入使用，直到2000 年才退出了历史舞台，并在当时被送入英国国家科学和工业博物馆。1965年，英国工程师Stewart™对Gough所发明的并联机构进行了机构学意义上的研究，并将其应用推广。 ，提出了六自由度并联机构飞行模拟器，该飞行模拟器是一个三角形的运动平台, 由6个液压缸驱动，可以模拟6自由度的空间运动。

二十世纪末，许多学者对并联机构应用的研究产生了极大地兴趣。1978年，澳大利 亚学者Himt[21]教授，提出把Stewart机构（如图1-2)应用于机器人操作器。从此， 形成了一种新的六自由度并联机器人，并于1979年应用于装配机器人，Stewart机构被 成功应用于步行机器人等领域。1988年，法国学者J.P.MERLET将线几何分析法应用于 并联机构研宄，并成功研制出INRIA并联机构原理样机。美国学者Fariborz Behi对新 型的3-PRPS六自由度并联机构进行了研宄，并得到了其逆向运动学的解析解和正向运 动学的数值解[22]。瑞士洛桑工学院的Clavel次提出Delta并联机器人。1994年，美 国Ingersoll和GIDDING&LEWS两家公司在芝加哥机床国际博览会上，展出了“六足虫” 和“变异型”的“VARIAX虚拟轴机床”。

在国内，1991年，燕山大学的黄真教授成功研制出我国台六自由度并联机器人, 次年，研制出6-RST型柔性铰链并联式六自由度机器人误差补偿器。分别于1989年、 1997年和2006年出版了《空间机构学》、《并联机器人机构学理论及控制》和《高等空 间机构学》等具有很高影响力的专业著作。1998年，东北大学成功研制五轴联动三杆并 联机床。2013年，中科院重庆绿色智能技术研究所研制出我国3D打印并联机器人。

并联机器人的结构复杂是一个多自由度、多变量、多参数耦合的非线性系统[23]。但 是，并联机器人拥有非常广阔的应用场景，己经在数控加工中心（如图1-3)、医疗机器 人（如图1-4)、运动模拟器、对接机构、天文望远镜、力传感器、水下机器人、风洞试 验机器人、绳索机器人、微操作机器人、工业机器人、机器人等领域广泛的应用， 并己经渗透到人类生活的方方面面。随着现代科学技术的发展，并联机器人的相关理论 正在不断完善，必将在越来越广阔的领域发挥越来越重要的作用。

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