前 言

少自由度并聯機構用途廣泛，可以作為航天飛船對接器、航海潛艇救援對接器、高檔數控機床等設備的原型，具有結構緊湊、設計制造和控制成本低等優(yōu)點。近年來，隨著人力資源成本的提高、社會老齡化的加劇，企業(yè)用工成本大幅增加，機器人已逐步成為重要的勞動力和生產工具。面向不同的應用領域，機器人需求種類的多樣化也十分迫切。

本書對并聯機器人機構構型演變及其機構分析進行了系統(tǒng)闡述，提出了機構型綜合和性能分析新方法；將六自由度Stewart并聯機構去掉兩個驅動支鏈，得到四驅動支鏈并聯機構；利用螺旋理論分析了機構的運動螺旋和約束螺旋，發(fā)現支鏈對運動平臺無約束，故改變支鏈中與運動或固定平臺相連的運動副以及增加約束從動支鏈，可以得到3T1R（T表示移動，R表示轉動）、2T2R和1T3R四自由度并聯機構。為了表示這些結構相似而運動特征不同的機構，定義了更為明晰的機構代號表示方法。

奇異是機構的固有屬性，機構處于奇異位形會使其運動學和動力學性能發(fā)生突變。本書采用Jacobian代數法研究機構奇異位形，提出采用循環(huán)迭代計算得到行列式零點，根據零點分布規(guī)律研究機構奇異位形；根據機構約束條件，建立并聯機構工作空間約束方程，并建立了相應的計算流程圖，提出利用點集來近似計算機構工作空間大小的方法；建立了并聯機構的輸入/輸出的一階和二階影響系數矩陣，采用分層研究的方法，得到了輸入對機構各輸出變量的影響。本書以全域性能評價指標為依據，得到了尺度參數與性能評價指標的關系；對并聯機構進行運動學分析，根據機構的輸入與輸出位置關系方程，推導出機構的輸入與輸出的速度和加速度關系方程，采用改進的PSO（粒子群優(yōu)化）算法為基本求解方法，同時與Broyden迭代法相結合，得到了機構的高精度位置正解；根據推導出的運動學方程，在給定輸入的條件下，得到了機構輸出端位置、速度和加速度變化規(guī)律；對機構進行受力分析，利用N-E（牛頓-歐拉）法建立了機構動力學方程，根據未知數與方程數量，將機構分為含局部自由度機構、靜定機構和過約束機構；在不同的輸入軌跡條件下，得到了機構的驅動力和運動副約束反力/力偶的變化規(guī)律。

本書利用仿真軟件，建立了機構的虛擬樣機模型，通過仿真計算驗證了理論計算結果；根據機構運動特征，說明了書中并聯機器人機構的潛在應用價值。

希望本書內容能為機構綜合和分析提供借鑒。由于本人水平有限，書中難免存在疏漏之處，懇請讀者、專家批評指正，不吝賜教。

季 曄

2017年4月