12-SPS并联机器人的杆长协调方程推导、求解及其仿真分析开题报告

1. 研究目的与意义

相对于串联机器人而言，并联机器人具有刚度大、精度高、承载能力强、动力学性能好、结构紧凑等优点，在航空航天、数码电子等领域有着广泛的应用前景。

并联机器人的构型较多，不同构型决定不同的性能，而目前冗余驱动型是研究的热点。

运动学分析是后续轨迹规划、动力学分析及控制的基础，且运动学性能优越是机器人整体性能优越的前提条件。

2. 国内外研究现状分析

机器人从构型上可以分为串联机器人和并联机器人两大类，串联机器人是把有限个运动副与有限个杆件连接而成运动链后将一端固定而成的机构，传统的工业机器人一般来说都是串联机器人，其结构由机座、腰部、大臂、小臂、腕部、手部等组成；并联机器人是由多个闭环链构成的闭环系统，其结构更为复杂，相比串联机器人有很多的优点，包括刚度大、结构稳定、承载能力强、精度高、运动惯性小、运动学反解简单、实时控制性强等特点。

并联机构的出现最早可以追溯到20世纪二三十年代：1931年，gwinnet提出了一种基于球面并联机构的娱乐装置；1940年，william l.g. pollard 发明了一种空间并联装置并应用于汽车喷涂行业；1947年，英国学者cough使用并联机构发明了一种轮胎测试机，该测试机具有六自由度，也被称为六足机构，这种机构1954年才投入使用；数年后，英国高级工程师stewart在cough所设计的机构的基础上进行了深入研究，1965年，stewart在他的著名论文中设计了含有三条支链的六自由度的被称之为coughstewart机构的运动平台，并将其应用于飞行器；1978年，澳大利亚科学家hunt把coughstewart应用于机器人操作器。

由此，对并联机器人的研究就广泛展开，但是由于其他技术如伺服控制技术的滞后，对并联机器人的研究进展缓慢。

3. 研究的基本内容与计划

研究内容：推导并求解12-6台体型冗余并联机器人的运动协调方程，并通过软件仿真对其进行算例验证。

研究计划：第1-2周：查阅文献，了解研究对象，完成开题报告。

第3-4周：综述当前国内外关于12-6台体型冗余并联机器人运动协调方程的研究现状，分析当前研究趋势，理清思路，确定研究内容。

4. 研究创新点

提出了一种12-6台体型冗余并联机构，在正向运动学求解的基础上，进行协调方程的推导与求解，能够实现正向位姿方程的全解析解，结果唯一确定且无增根与失根。