并联式机构的优缺点与并联机构原理在机器人领

导语

在机器人技术的初期发展阶段，串联式机构被广泛采用作为机器人的主要载具。它通过线性轴与旋转轴的巧妙组合，展现出了独特的工作方式。串联式机构的运动链是开放的，其各个运动杆件并未形成一个封闭的结构链。每一个轴都需要独立控制，为了提高机构的运动精准度，编码器和其他高级设备被广泛应用。串联式机构的优点包括工作空间大、运动分析较为容易，以及能够避免驱动轴之间的耦合效应。

与串联式机构相反，并联式机构的运动杆件形成一个封闭的结构链，具有其独特的优势和特点。

并联式机构具有出色的精度。由于其结构特点，动态误差较小，使得运动惯性也相应减小。其输出轴主要承受轴向应力，使得机器具有高的刚性和结构稳定性。

并联式机构在热对称性结构设计方面表现出色，热变形量较小。这一点对于保证机构的精度和稳定性非常重要。

在位置求解方面，串联机构的正解容易，反解困难，而并联机构则正好相反。这为并联式机构在复杂环境下的应用提供了更多的可能性。

尽管并联式机构的工作空间相对较小，但其优点在于能够突破串联式机构的一些根本限制。例如，由于机架和运动轴重量过大导致的结构弯曲变形问题，在并联式机构中得到了有效的解决。并联机构能够避免串联机构所出现的驱动轴累积误差，几何误差还能得到平均化效果，从而更容易实现高精密度。

并联式机构的应用历史可以追溯到1954年，当时Gough和Whitehall设计了用于航空轮胎的机构。而在1965年，Steart提出的六轴飞行仿真器机构，更是展示了并联式机构在仿真训练领域的广泛应用。如今，这一原理已广泛应用于车辆、飞行驾驶训练仿真器中。

并联式机构以其结构稳定、精度高、潜力巨大等优点，为下一代机器人的运动机构提供了有力的支持。