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1.2.1 按机构形式分类
按机构形式可以分为串联机构、并联机构和串并混联机构等。
串联机构是指若干个单自由度的机构依次连接,每一个前置机构的输出作为后置机构的输入,连接点设在前置机构中做简单运动的构件上形成的所谓串联式组合。空间串联机构在工业机器人、仿生机器人、医疗器械、工程机械和电子设备中均有广泛应用,根据连接的运动副形式的不同而有多种形式,如典型的4DOF和6DOF工业机器人、方位/俯仰型雷达转台等,都是典型的串联机构。
并联机构是指动平台和定平台通过两个及以上的支链连接,且动平台具有两个以上自由度的一种空间闭环机构。与串联机构相比,并联机构具有更高的刚度、精度和承载能力,使其在航空航天、工业机床、机器人等领域得到广泛应用。运动模拟器、机器人操作手、并联机床、天文望远镜等均涉及并联机构的应用,但并联机构也存在工作空间受限等较为明显的缺点,从而限制了其应用场景。
为了更好地发挥串联和并联机构各自的优点,出现了串并混合的机构形式,即串并混联机构。它同时包含了串联和并联的形式,并通过灵活的拓扑关系将两种形式有效复合,充分发挥并联机构的高承载、高精度能力及串联机构控制灵活、工作空间大的优点,同时突破各自机构形式的缺点。但空间串并混联机构布局形式复杂、变化繁多,目前仍然缺乏简单、通用的机构分析综合和拓扑设计方法。