自上世紀八十年代以來，一類以並聯機構為主機構的新型工業機器人(並聯機器人)為某些特定工業領域不斷提供出更為完美的解決方案，引起了工業界和學術界的普遍關注。在各種各樣的並聯機器人種類之中，存在一類由外轉動/移動副驅動、含平行四邊形支鏈的並聯機器人(又稱為並聯機械手)。這類機器人因可將驅動裝置布置在靜平臺(機架)上，而且從動臂多採用輕質細杆製作而成，故末端動平臺可獲得很高的運動速度和加速度，特別適合於高速物流生產線上物料的分揀、搬運和抓放等操作，因此成為近年來研究和開發的熱點。
高速並聯機器人的研究最早追溯到Clavel 博士於1985 年發明的Delta 機械手。該機器人主動臂由外轉動副驅動，從動臂為平行四邊形結構，末端執行器可在工作空間內實現3維高速平動。而且，在靜、動平臺間加裝兩端帶有虎克鉸鏈的可伸縮轉軸，可實現末端執行器繞動平臺所在平面法向的單自由度轉動，從而完成對標的物的抓放動作。
圍繞高速並聯機械手高速高精作業需求，我們通常認為控制器、伺服電機、減速機是核心技術。但是事實上，這是我們將並聯機器人進行了拆分對待，忽視了並聯機器人本身的技術要素。那麼，在並聯機器人通向產品的道路上，我們要打敗多少怪物，才能真正的取得成功呢？今天，我向大家講述阿童木並聯機器人產品的打怪升級之路。不過好在，我們團隊不懈努力製作了並聯機器人完美攻略。
這個都是圈圈的圖是個什麼東西？看不懂啊！這時我們內心在吶喊，第一關就這麼難啊！
我來給大家講講攻略吧！這第一關叫做拓撲綜合，其主要目的是根據需求，發明出能夠滿足動作需求的機構。咱們現在看到的並聯機器人產品最初都是長得這個樣子的。咱們數學界是有一套組合拳來解決這個問題的，比如收縮圖理論、組合分析、枚舉論和螺旋理論等。數學真偉大，沒有數學這個迴旋踢咱們可過不了這第一關啊！同仁們加油！
這個看著好像是咱機器人的形狀了，不過咋還這麼多符號呢？臉上全是茫然。咱們過了第一關，拿到了一個大致能實現需求的機構構型。這東西沒法用啊！怎麼知道輸入輸出的數學關係，怎麼確定每個零部件的尺度參數，確定機器人長多大呢？再如何經過訓練讓機構長出肌肉，確定每個零部件的結構參數？又如何確定用多大的力來驅動這個機構運動呢？這是第二關嗎？不是說好容易些的嗎？
沒辦法了，為了最後的成功，我們繼續攻略吧！第一步，我們得用空間向量或者螺旋理論建立描述我們這個機構輸入輸出關係的運動學、動力學模型；第二步，我們結合機構的運動特性提煉運動學和動力學方程中的優化目標和約束條件，對機構的尺度參數和結構參數進行優化設計；第三步，我們根據尺度參數和結構參數，通過牛頓歐拉等等數學工具，再確定機構的驅動參數。事實上述過程是這樣的：
好吧！看著就夠神秘！！！！
老大，這時咱們可以做樣機了吧？怎麼可能。
無敵的老外，擔心你的模型是錯的，擔心你數據造假。咱還得過第三關——虛擬仿真，這時什麼matlab、adams、samcef、ansys都得會啊！這一套組合踢出去，萬水千山走過，我們自豪的說，沒問題了，仿真分析和理論設計吻合。
老大，我可以繪製零件圖紙了嗎？怎麼可能。
你知道每個零件公差精度怎麼給嗎？你知道哪個零件需要重點關注嗎？你知道部件裝配精度需要如何保證嗎？你知道部件的裝配工藝嗎？
我終於明白了，我以後決不會說本體沒有核心技術了，是我還不懂啊！不懂就得學啊！好吧！又是數學！這第四關就是建立機器人的誤差分析模型，分離可補償誤差和不可補償誤差。針對可補償誤差，我們需建立運動學標定模型，在後面控制系統裡進行補償；針對不可補償誤差，我們需進行靈敏度分析和公差設計，確定關鍵零部件的製造和裝配精度，並依據該精度確定零部件的裝配工藝和檢測方法。
以上四關過後，感覺天空飄起了彩虹，期盼的樣機本體部分終於可以製作了。不過，快樂的時刻都是短暫的。我們好像漏掉了什麼東西？是的，我們只做骨架和肌肉，大腦怎麼建呢？思維怎麼形成呢？好在這是個產品，不是個人，這個大腦我們是可以買的。但是，不行啊，核心技術怎麼能掌握在別人手裡呢，況且我們還有優秀的算法需要寫進去呢。
所以，我們下定決心，在市場一切反對自主研發的聲音下，我們成立了神秘的大腦研究部。從此，該部門開啟了沒有白天黑夜的過關之路。這第五關時間過得好長啊！弄得我們幾乎都快失去信心了。無數的彈藥都投在了這個地方。沒辦法，誰讓咱基礎差呢！好在我們唯一的資本就是年輕有毅力、善於學習。經過長達3年的持續攻關，我們終於完成了大腦的建設，並在思維層面也取得了突破。通過對運動規律和抑振算法的研究，使得機器人的精度又提升啦！
眼看勝利的曙光近在眼前了，我的內心是激動、喜悅摻雜著淚水啊！感覺終於要鬆一口氣了。啊！咋又來了一關！因為咱做的是產品，不能只是研究啊！這些研究得落實成切實的產品性能，得轉化客戶需要的速度、精度等性能參數。當然最重要的是咱得做可靠性研究測試，這客戶的24小時使用，是無比糾結的一件事情，如果這個不過關，每天半夜電話可以打到你神經衰弱的。好吧，那不用做思想工作了，咱們過關吧！
這次終於懂了，一個產品原來這麼多東西！
*文章出處：阿童木機器人公眾號 原創作者：劉松濤