寧波材料所四自由度並聯機器人研究取得進展

2021-01-10 中國科學院
寧波材料所四自由度並聯機器人研究取得進展

2017-12-26 寧波材料技術與工程研究所

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語音播報

　　並聯機器人是工業機器人的重要分支之一，具有剛度高、重量輕、速度快、精度高等優點，在高速搬運、包裝、分揀、貼片等方面有著無可比擬的優勢，已在食品、物流、醫藥、電子等輕工業中得到廣泛應用。

　　中國科學院寧波材料技術與工程研究所先進位造技術研究所精密運動與先進機器人團隊最新研發的高速高精並聯機器人，可以完成3T1R（三個平動一個轉動）四個自由度的運動，實現了少自由度並聯機器人的構型創新。在機構構型設計上，採用了獨特的M型4-2-1並聯機構構型設計，結構緊湊好、重心低，有效提高了系統的剛度和穩定性。研究團隊通過機構運動學特性分析，發現該機構具有簡單的正向和逆向運動學求解算法。在驅動設計上，該並聯機器人的兩側複合支鏈分別採用了一個雙動子的高精度直線電機驅動，具有結構簡單、定位精度高、成本低等特點。在材料選擇上，機構連杆採用高強度的輕質碳纖維複合材料，有效降低了運動杆件的重量，改善了系統的動態特性，也為系統實現高速運動創造了條件。在控制方案上，建立了基於系統動力學的運動規劃與控制算法，並通過PowerLink總線進行多軸同步控制，實現了並聯機器人的高速、高精度運動控制。

　　研究團隊對該四自由度並聯機器人進行了基於工作空間的優化設計，研製了系統樣機，其X-Y-Z運動範圍為0.6m×1.5m×0.55m，繞Z軸轉動範圍為±90°，最大運動速度達到2.0m/s，重複定位精度達到0.1mm，能夠滿足高速、高精度分揀、包裝等作業需求，具有廣闊的應用前景。

四自由度3T1R並聯機器人示意圖

四自由度3T1R並聯機構構型

四自由度3T1R並聯機器人樣機　　

　　並聯機器人是工業機器人的重要分支之一，具有剛度高、重量輕、速度快、精度高等優點，在高速搬運、包裝、分揀、貼片等方面有著無可比擬的優勢，已在食品、物流、醫藥、電子等輕工業中得到廣泛應用。
　　中國科學院寧波材料技術與工程研究所先進位造技術研究所精密運動與先進機器人團隊最新研發的高速高精並聯機器人，可以完成3T1R（三個平動一個轉動）四個自由度的運動，實現了少自由度並聯機器人的構型創新。在機構構型設計上，採用了獨特的M型4-2-1並聯機構構型設計，結構緊湊好、重心低，有效提高了系統的剛度和穩定性。研究團隊通過機構運動學特性分析，發現該機構具有簡單的正向和逆向運動學求解算法。在驅動設計上，該並聯機器人的兩側複合支鏈分別採用了一個雙動子的高精度直線電機驅動，具有結構簡單、定位精度高、成本低等特點。在材料選擇上，機構連杆採用高強度的輕質碳纖維複合材料，有效降低了運動杆件的重量，改善了系統的動態特性，也為系統實現高速運動創造了條件。在控制方案上，建立了基於系統動力學的運動規劃與控制算法，並通過PowerLink總線進行多軸同步控制，實現了並聯機器人的高速、高精度運動控制。
　　研究團隊對該四自由度並聯機器人進行了基於工作空間的優化設計，研製了系統樣機，其X-Y-Z運動範圍為0.6m×1.5m×0.55m，繞Z軸轉動範圍為±90°，最大運動速度達到2.0m/s，重複定位精度達到0.1mm，能夠滿足高速、高精度分揀、包裝等作業需求，具有廣闊的應用前景。

四自由度3T1R並聯機器人示意圖

四自由度3T1R並聯機構構型

四自由度3T1R並聯機器人樣機　　

列印 責任編輯：侯茜

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