并联机器人机构运动与动力分析研究现状及展望 (2006年)

并联机器人机构运动与动力分析是机械工程领域的重要研究内容，它主要研究并联机构的运动规律和动力学特性。并联机器人与传统的串联机器人相比，在结构刚度、承载能力、精度和控制方面具有显著优势。Stewart平台作为一种经典的并联机器人结构，早在1965年由Stewart提出，它由上下平台和六根可独立伸缩的驱动杆构成，能够提供六个自由度的运动能力。并联机构理论的研究，可以追溯到20世纪60年代，随着研究的深入，该领域逐渐成为机械领域的研究热点。 并联机器人机构运动分析主要包括位置正解和反解两个基本问题。位置正解是指在已知各输入关节的位置参数的情况下，求解输出件（如上平台）的位置参数。而位置反解则是在已知输出件位置参数的情况下，求解输入关节的位置参数。正解问题是并联机构运动分析中的难点，因为它涉及到求解一组非线性约束方程。目前，求解位置正解的主要方法分为数值法和解析法。数值法的优势在于数学模型建立简单，能够适应任何并联机构，但其缺点在于计算速度较慢，且当机构接近奇异位形时，求解可能不收敛，难以求得全部位置解，且结果易受初值选择的影响。解析法可以提供精确的解决方案，但建立解析模型的过程往往较为复杂。 现代数学在并联机器人机构理论研究中的应用是一个新趋势，其发展与应用已经呈现出新的方向。随着数学理论和计算技术的进步，为并联机器人机构运动和动力分析提供了新的理论工具和方法。例如，数值迭代方法和逐次逼近法等，都是在数学工具支持下发展起来的新兴求解方法。它们在求解效率和精确度方面取得了显著进步。 然而，尽管目前已有许多成果，但并联机器人机构运动与动力分析领域仍然存在一些待解决的问题和未来的研究方向。例如，如何提高数值方法的求解速度和收敛性，如何更有效地处理机构奇异位置问题，以及如何将现代数学理论更深入地应用于并联机器人机构理论研究中。此外，研究并联机器人在实际应用中遇到的问题，如末端执行器的误差控制和优化实际运动轨迹，也是未来的重要研究内容。 随着机械工程领域新技术的发展，对并联机器人机构的运动与动力分析要求将越来越高。通过现代数学理论的深入应用，结合高性能计算技术，相信能够进一步提升并联机器人的设计、优化、控制和应用水平。在这一过程中，必将推动并联机器人技术的不断创新和进步，为工业自动化和其他高技术领域提供更为先进的装备和解决方案。