機(jī)器人作業(yè)關(guān)于并聯(lián)機(jī)構(gòu)發(fā)展及應(yīng)用

并聯(lián)機(jī)構(gòu)發(fā)展及應(yīng)用小組成員：何斌2011330300409機(jī)電1班胡幸超20113303004010機(jī)電1班董徐鋒2011330300407機(jī)電1班陳國民2011330300406機(jī)電1班摘要：自人類文明以來，人類不斷地發(fā)明了各種機(jī)構(gòu)(機(jī)械)，機(jī)構(gòu)早己同人類生活息息相關(guān)?？茖W(xué)技術(shù)的不斷創(chuàng)新，機(jī)器人、宇航工程、海洋工程等高新技術(shù)領(lǐng)域的開發(fā)，及工業(yè)自動(dòng)化、交通、郵電、醫(yī)療等事業(yè)的發(fā)展，研制能夠滿足高精度、重負(fù)載、高效率要求的新機(jī)構(gòu)已迫在眉睫。與串聯(lián)機(jī)構(gòu)相比，并聯(lián)機(jī)構(gòu)具有運(yùn)動(dòng)慣量低、剛度大、靈巧度高、體積小和功率重量比高等許多優(yōu)點(diǎn)。因此，并聯(lián)機(jī)構(gòu)較適合用于大載荷或者高速、高精確的機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)場合。1并聯(lián)機(jī)構(gòu)的發(fā)展并聯(lián)機(jī)構(gòu)（ParallelMechanism，簡稱PM），可以定義為動(dòng)平臺和定平臺通過至少兩個(gè)獨(dú)立的運(yùn)動(dòng)鏈相連接，機(jī)構(gòu)具有兩個(gè)或兩個(gè)以上自由度，且以并聯(lián)方式驅(qū)動(dòng)的一種閉環(huán)機(jī)構(gòu)。自人類文明以來，人類不斷地發(fā)明了各種機(jī)構(gòu)(機(jī)械)，機(jī)構(gòu)早己同人類生活息息相關(guān)?？茖W(xué)技術(shù)的不斷創(chuàng)新，機(jī)器人、宇航工程、海洋工程等高新技術(shù)領(lǐng)域的開發(fā)，及工業(yè)自動(dòng)化、交通、郵電、醫(yī)療等事業(yè)的發(fā)展，研制能夠滿足高精度、重負(fù)載、高效率要求的新機(jī)構(gòu)已迫在眉睫。機(jī)構(gòu)的發(fā)展大致經(jīng)歷了從一桿到多桿、從平面到空間、從串聯(lián)到并聯(lián)的過程?？臻g多環(huán)機(jī)構(gòu)學(xué)，是當(dāng)今隨機(jī)器人發(fā)展而興起的一個(gè)機(jī)構(gòu)學(xué)分支。這種機(jī)構(gòu)在結(jié)構(gòu)上由多個(gè)相同類型的運(yùn)動(dòng)鏈，在運(yùn)動(dòng)平臺與固定機(jī)架之間并聯(lián)形成。與串聯(lián)機(jī)構(gòu)相比，并聯(lián)機(jī)構(gòu)具有運(yùn)動(dòng)慣量低、剛度大、靈巧度高、體積小和功率重量比高等許多優(yōu)點(diǎn)。因此，并聯(lián)機(jī)構(gòu)較適合用于大載荷或者高速、高精確的機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)場合。并聯(lián)機(jī)構(gòu)的分類：從運(yùn)動(dòng)形式來看，并聯(lián)機(jī)構(gòu)可分為平面機(jī)構(gòu)和空間機(jī)構(gòu)；細(xì)分可分為平面移動(dòng)機(jī)構(gòu)、平面移動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)構(gòu)、空間純移動(dòng)機(jī)構(gòu)、空間純轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)構(gòu)和空間混合運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu),另可按并聯(lián)機(jī)構(gòu)的自由度數(shù)分類：（1）2自由度并聯(lián)機(jī)構(gòu)。2自由度并聯(lián)機(jī)構(gòu)，如5-R、3-R-2-P（R表示轉(zhuǎn)動(dòng)副，P表示移動(dòng)副）平面5桿機(jī)構(gòu)是最典型的2自由度并聯(lián)機(jī)構(gòu)，這類機(jī)構(gòu)一般具有2個(gè)移動(dòng)運(yùn)動(dòng)。（2）3自由度并聯(lián)機(jī)構(gòu)。3自由度并聯(lián)機(jī)構(gòu)各類較多，形式較復(fù)雜，一般有以下形式：平面3自由度并聯(lián)機(jī)構(gòu)，如3-RRR機(jī)構(gòu)、3-RPR機(jī)構(gòu)，它們具有2個(gè)移動(dòng)和一個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)；球面3自由度并聯(lián)機(jī)構(gòu)，如3-RRR球面機(jī)構(gòu)、3-UPS-1-S球面機(jī)構(gòu)，3-RRR球面機(jī)構(gòu)所有運(yùn)動(dòng)副的軸線匯交空間一點(diǎn)，這點(diǎn)稱為機(jī)構(gòu)的中心，而3-UPS-1-S球面機(jī)構(gòu)則以S的中心點(diǎn)為機(jī)構(gòu)的中心，機(jī)構(gòu)上的所有點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)都是繞該點(diǎn)的轉(zhuǎn)動(dòng)運(yùn)動(dòng)；3維純移動(dòng)機(jī)構(gòu)，如StarLike并聯(lián)機(jī)構(gòu)、Tsai并聯(lián)機(jī)構(gòu)和DELTA機(jī)構(gòu)，該類機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)學(xué)正反解都很簡單，是一種應(yīng)用很廣泛的3維移動(dòng)空間機(jī)構(gòu)；空間3自由度并聯(lián)機(jī)構(gòu)，如典型的3-RPS機(jī)構(gòu)，這類機(jī)構(gòu)屬于欠秩機(jī)構(gòu)，在工作空間內(nèi)不同的點(diǎn)其運(yùn)動(dòng)形式不同是其最顯著的特點(diǎn)，由于這種特殊的運(yùn)動(dòng)特性，阻礙了該類機(jī)構(gòu)在實(shí)際中的廣泛應(yīng)用；還有一類是增加輔助桿件和運(yùn)動(dòng)副的空間機(jī)構(gòu)，如德國漢諾威大學(xué)研制的并聯(lián)機(jī)床采用的3-UPS-1-PU球坐標(biāo)式3自由度并聯(lián)機(jī)構(gòu)，由于輔助桿件和運(yùn)動(dòng)副的制約，使得該機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)平臺具有1個(gè)移動(dòng)和2個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)的運(yùn)動(dòng)（也可以說是3個(gè)移動(dòng)運(yùn)動(dòng)）。（3）4自由度并聯(lián)機(jī)構(gòu)。4自由度并聯(lián)機(jī)構(gòu)大多不是完全并聯(lián)機(jī)構(gòu)，如2-UPS-1-RRRR機(jī)構(gòu)，運(yùn)動(dòng)平臺通過3個(gè)支鏈與定平臺相連，有2個(gè)運(yùn)動(dòng)鏈?zhǔn)窍嗤?，各具?個(gè)虎克鉸U，1個(gè)移動(dòng)副P，其中P和1個(gè)R是驅(qū)動(dòng)副，因此這種機(jī)構(gòu)不是完全并聯(lián)機(jī)構(gòu)。（4）5自由度并聯(lián)機(jī)構(gòu)。現(xiàn)有的5自由度并聯(lián)機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，如韓國Lee的5自由度并聯(lián)機(jī)構(gòu)具有雙層結(jié)構(gòu)（2個(gè)并聯(lián)機(jī)構(gòu)的結(jié)合）。（5）6自由度并聯(lián)機(jī)構(gòu)。6自由度并聯(lián)機(jī)構(gòu)是并聯(lián)機(jī)器人機(jī)構(gòu)中的一大類，是國內(nèi)外學(xué)者研究得最多的并聯(lián)機(jī)構(gòu)，廣泛應(yīng)用在飛行模擬器、6維力與力矩傳感器和并聯(lián)機(jī)床等領(lǐng)域。但這類機(jī)構(gòu)有很多關(guān)鍵性技術(shù)沒有或沒有完全得到解決，比如其運(yùn)動(dòng)學(xué)正解、動(dòng)力學(xué)模型的建立以及并聯(lián)機(jī)床的精度標(biāo)定等。從完全并聯(lián)的角度出發(fā)，這類機(jī)構(gòu)必須具有6個(gè)運(yùn)動(dòng)鏈。但現(xiàn)有的并聯(lián)機(jī)構(gòu)中，也有擁有3個(gè)運(yùn)動(dòng)鏈的6自由度并聯(lián)機(jī)構(gòu)，如3-PRPS和3-URS等機(jī)構(gòu)，還有在3個(gè)分支的每個(gè)分支上附加1個(gè)5桿機(jī)構(gòu)作這驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的6自由度并聯(lián)機(jī)構(gòu)等。早期的并聯(lián)構(gòu)型裝備及特點(diǎn)結(jié)構(gòu)中包含一個(gè)或多個(gè)并聯(lián)機(jī)構(gòu)的機(jī)器稱為并聯(lián)構(gòu)型裝備。只要是多自由度,驅(qū)動(dòng)器分配在不同環(huán)路上的閉式多環(huán)機(jī)構(gòu)均可稱為并聯(lián)機(jī)構(gòu)。20世紀(jì)中葉,羅馬尼亞人Gough采用并聯(lián)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)了一種六自由度的輪胎測試機(jī)(見圖1),這種結(jié)構(gòu)被稱為六足結(jié)構(gòu)(Hexapod)。1965年,Stewart將一種并聯(lián)機(jī)構(gòu)用于飛行模擬器,它包含三個(gè)支鏈,每個(gè)支鏈上分別通過一個(gè)固定平臺上的旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)和一個(gè)可伸縮連桿來控制。這種機(jī)構(gòu)具有六自由度,被稱為Stewart平臺。1978年,澳大利亞機(jī)構(gòu)學(xué)家Hunt提出并聯(lián)機(jī)構(gòu)可以應(yīng)用于機(jī)器人操作。此后若干年,并聯(lián)構(gòu)型裝備的研究進(jìn)展緩慢,主要是受到計(jì)算機(jī)和伺服控制技術(shù)的限制,計(jì)算6個(gè)支鏈運(yùn)動(dòng)的時(shí)間和物質(zhì)花費(fèi)太大。但一些經(jīng)濟(jì)實(shí)力雄厚的部門已開始使用并聯(lián)機(jī)構(gòu),主要應(yīng)用于航空、航天等領(lǐng)域。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展,尤其是計(jì)算快速、功能強(qiáng)大的工業(yè)PC出現(xiàn)之后,促進(jìn)了并聯(lián)機(jī)構(gòu)的應(yīng)用和發(fā)展。80年代后期,幾種基于并聯(lián)結(jié)構(gòu)的機(jī)器人相繼出現(xiàn),它們普遍具有較高的速度和加速度,動(dòng)態(tài)特性好,在裝配行業(yè)得到很好的應(yīng)用。但真正引起轟動(dòng)是在1994年的芝加哥機(jī)床展覽會(huì)上,Giddings&Lewis和Ingersoll分別推出了基于并聯(lián)機(jī)構(gòu)的六足機(jī)床,被媒體譽(yù)為“機(jī)床結(jié)構(gòu)的重大革命”、“二十一世紀(jì)的數(shù)控加工裝備”。從此并聯(lián)構(gòu)型裝備一直是制造業(yè)的研究熱點(diǎn)之一。這種結(jié)構(gòu)的主要特點(diǎn)是:1)桿件只受拉壓,不受彎曲應(yīng)力;2)剛度高,承載能力與整機(jī)質(zhì)量比大;3)移動(dòng)部件質(zhì)量小,可獲得很高的動(dòng)態(tài)特性;4)零件標(biāo)準(zhǔn)化程度高,易于實(shí)現(xiàn)模塊化設(shè)計(jì);5)作業(yè)空間與機(jī)器尺寸比小;6)靈活性較差,運(yùn)動(dòng)平臺傾斜角度較小;7)作業(yè)空間存在桿件干涉和奇異位變形危險(xiǎn)Stewart平臺并聯(lián)機(jī)構(gòu)最先用于飛行模擬器，即在地面訓(xùn)練飛行駕駛員。飛行模擬器可以承擔(dān)90％的飛行訓(xùn)練任務(wù)，而每小時(shí)的訓(xùn)練費(fèi)用僅是實(shí)際空中飛行的1／40～1／10，效益顯著，很快獲得推廣。飛行模擬器在培訓(xùn)駕駛員方面的成功應(yīng)用，使它很快被推廣到高速列車、船舶、坦克和汽車的動(dòng)態(tài)性能試驗(yàn)、駕駛員培訓(xùn)以及公眾娛樂設(shè)施項(xiàng)目。此外，運(yùn)動(dòng)模擬器還可以用于各種設(shè)施的振動(dòng)試驗(yàn)臺、地震模擬器和防震裝置。其次Stewart平臺并聯(lián)機(jī)構(gòu)多用于并聯(lián)機(jī)床。所謂并聯(lián)機(jī)床是指并聯(lián)機(jī)構(gòu)作為進(jìn)給傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的數(shù)控機(jī)床，其原型機(jī)是并聯(lián)機(jī)器人操作機(jī)。這種新型制造裝備在構(gòu)思上體現(xiàn)了現(xiàn)代系統(tǒng)集成的思想，在功能上是加工、測量、裝配與物料搬運(yùn)等多種工藝過程的集成，在性能上是高剛度、高精度、高速度、高柔性、輕重量、低成本的集成，是知識經(jīng)濟(jì)初見端倪的高科技機(jī)電一體化產(chǎn)品。并聯(lián)構(gòu)型裝備已成為制造業(yè)目前的研究熱點(diǎn)之一。與串聯(lián)構(gòu)型相比,并聯(lián)構(gòu)型具有剛度好、精度高、高速和高加速度等特點(diǎn),眾多研究機(jī)構(gòu)和制造企業(yè)都看好其在制造領(lǐng)域的應(yīng)用前景。目前多種并聯(lián)構(gòu)型裝備已經(jīng)被設(shè)計(jì)和開發(fā)出來,應(yīng)用的領(lǐng)域涉及機(jī)床、機(jī)器人、定位裝置、娛樂、醫(yī)療衛(wèi)生等。研究人員正試圖開發(fā)出在速度、剛度、精度和費(fèi)用等方面更優(yōu)的并聯(lián)構(gòu)型裝備,以便在與傳統(tǒng)制造裝備的競爭中占據(jù)更有利的地位。目前，并聯(lián)機(jī)床的研究與開發(fā)已經(jīng)得到國內(nèi)外學(xué)術(shù)界和工程界的廣泛重視，并紛紛投入大量人力和物力競相開發(fā)，于九十年代初以來相繼推出多種結(jié)構(gòu)的產(chǎn)品化樣機(jī)。特別是在1994年芝加哥國際機(jī)床博覽會(huì)上（IMTS’94）,美國Giddings&Lewis和Ingersoll公司首次展出了稱為“變異型”（VARIAX）和“六足蟲”（Hexapods）的數(shù)控機(jī)床后，并聯(lián)機(jī)床的研發(fā)在世界范圍內(nèi)更是方興未艾。英國Geodetic公司，俄羅斯Lapik公司，挪威Multicraft公司，日本豐田、日立、三菱等公司，瑞士ETZH和IFW研究所，瑞士NeosRobotic公司，丹麥Braunschweig公司，漢諾威大學(xué)和斯圖加特大學(xué)等單位在短短的三、四年內(nèi)也已先后研制出不同結(jié)構(gòu)形式的數(shù)控銑床、激光加工和水射流機(jī)床、坐標(biāo)測量機(jī)和鏜銑類加工中心。與之相呼應(yīng)，由美國Sandia國家實(shí)驗(yàn)室和美國國家標(biāo)準(zhǔn)局（NIST）倡議，已于1996年專門成立了Hexapod用戶協(xié)會(huì)（HexapodUser’sGroup），并在國際互聯(lián)網(wǎng)上設(shè)立站點(diǎn)。2并聯(lián)機(jī)構(gòu)國內(nèi)研究現(xiàn)狀在國內(nèi)，少自由度并聯(lián)機(jī)構(gòu)研究已有20年歷史，但是進(jìn)展卻是甚慢，曾今也有專家小組對其進(jìn)行了研究，取得了可喜的成績，他們建立了對型綜合有關(guān)鍵意義的全面適用的自由度修正的Grübler-Kutzbach公式；首創(chuàng)了簡捷、實(shí)用、全面適用的“約束螺旋綜合理論”。在國際上首次形成系統(tǒng)、完整、適用的機(jī)構(gòu)綜合理論。從機(jī)型綜合上說，第一，在國際上領(lǐng)先綜合出第一個(gè)對稱的四自由度和第一個(gè)五自由度的并聯(lián)機(jī)構(gòu)；第二，3轉(zhuǎn)2移這類最難的5自由度對稱并聯(lián)機(jī)構(gòu)也是唯一地由課題組系統(tǒng)地綜合出來；第三，在約束螺旋理論指導(dǎo)下，形成了目前唯一地能全面綜合出所有各種類型的少自由度并聯(lián)機(jī)構(gòu)的方法，并綜合出百余種新的機(jī)型。這項(xiàng)研究的主要內(nèi)容已在國際上的著名的學(xué)術(shù)期刊上發(fā)表，發(fā)表論文16篇，申請了6項(xiàng)專利其中兩項(xiàng)已獲授權(quán)，在國際學(xué)術(shù)界有了較大的影響。本項(xiàng)研究成果將為機(jī)器人學(xué)術(shù)界和產(chǎn)業(yè)界提供適用的新機(jī)型和普遍適用的理論，眾多機(jī)型又為應(yīng)用提供廣泛選擇的機(jī)會(huì)，都具有中國的知識產(chǎn)權(quán)。近年來，與并聯(lián)機(jī)床/并聯(lián)機(jī)器人操作機(jī)有關(guān)的學(xué)術(shù)會(huì)議也層出不窮。我國已在國家“九五”科技攻關(guān)計(jì)劃和“863”高技術(shù)發(fā)展計(jì)劃中對并聯(lián)機(jī)構(gòu)的研究與開發(fā)予以支持，中國科學(xué)院沈陽自動(dòng)化研究所、清華大學(xué)、天滓大學(xué)、哈爾濱工業(yè)大學(xué)、東北大學(xué)、河北工業(yè)大學(xué)等單位的研究人員也在積極從事并聯(lián)機(jī)床領(lǐng)域的研究工作，并與相關(guān)企業(yè)合作研制了數(shù)臺結(jié)構(gòu)形式各異的樣機(jī)。國內(nèi)清華大學(xué)與其他三家骨干機(jī)床廠家聯(lián)合研制了三臺結(jié)構(gòu)各異的虛擬軸機(jī)床，與南昌江東機(jī)床廠聯(lián)合開發(fā)的龍門式虛擬軸機(jī)床XNZ2010、與昆明機(jī)床股份有限公司聯(lián)合研制的虛擬軸機(jī)床XNZ63、與大連機(jī)床廠聯(lián)合研制的五軸聯(lián)動(dòng)串并聯(lián)機(jī)床DcB一510。這三臺虛擬軸機(jī)床均已進(jìn)入了實(shí)用化樣機(jī)的水平，有望在近期實(shí)現(xiàn)商品化。中科院沈陽自動(dòng)化研究所研制出一臺五坐標(biāo)并聯(lián)機(jī)床，該機(jī)床正在中科院沈陽自動(dòng)化研究所進(jìn)行切削實(shí)驗(yàn)以對其性能做進(jìn)一步的評價(jià)。哈爾濱工業(yè)大學(xué)成立了金時(shí)科技有限公司，專門承攬并聯(lián)機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)制造業(yè)務(wù)，已成功完成了多項(xiàng)大型并聯(lián)機(jī)構(gòu)的項(xiàng)目，開發(fā)的并聯(lián)機(jī)構(gòu)主要應(yīng)用于大型機(jī)械裝配、深海動(dòng)力學(xué)模擬等。3并聯(lián)機(jī)構(gòu)的特點(diǎn)及應(yīng)用并聯(lián)機(jī)構(gòu)的性能分析：并聯(lián)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)是一個(gè)復(fù)雜而困難的問題，因此在設(shè)計(jì)過程中不可避免要以一定的性能指針為基礎(chǔ)，這包括機(jī)器人的結(jié)構(gòu)對稱性、Jacobian矩陣的各向同性、速度及承載能力、剛度、精度、特殊位形、冗長自由度以及工作空間的大小等只要是多自由度,驅(qū)動(dòng)器分配在不同環(huán)路上的閉式多環(huán)機(jī)構(gòu)均可稱為并聯(lián)機(jī)構(gòu)。這種結(jié)構(gòu)的主要特點(diǎn)是：1）桿件只受拉壓,不受彎曲應(yīng)力；2）剛度高,承載能力與整機(jī)質(zhì)量比大；3）移動(dòng)部件質(zhì)量小,可獲得很高的動(dòng)態(tài)特性；4）零件標(biāo)準(zhǔn)化程度高,易于實(shí)現(xiàn)模塊化設(shè)計(jì)；5）作業(yè)空間與機(jī)器尺寸比??；6）靈活性較差,運(yùn)動(dòng)平臺傾斜角度較?。?）作業(yè)空間存在桿件干涉和奇異位變形危險(xiǎn)。結(jié)構(gòu)中包含一個(gè)或多個(gè)并聯(lián)機(jī)構(gòu)的機(jī)器稱為并聯(lián)構(gòu)型裝備。并聯(lián)機(jī)構(gòu)主要應(yīng)用領(lǐng)域可分為兩大類，即運(yùn)載機(jī)械的運(yùn)動(dòng)模擬器和操作機(jī)。運(yùn)載機(jī)械包括所有載人和載貨的運(yùn)輸工具以及其他機(jī)械，如飛機(jī)、列車、船舶、坦克、汽車以及動(dòng)態(tài)游樂設(shè)施等。并聯(lián)機(jī)構(gòu)的另外一個(gè)主要的應(yīng)用是作為操作機(jī)。例如，并聯(lián)機(jī)構(gòu)可以在汽車總裝線上自動(dòng)安裝車輪部件。它從側(cè)面抓住由傳送鏈送來的車輪部件，然后轉(zhuǎn)過180。以與總裝線同步的速度，將車輪裝到車體上，并將所有螺栓一次擰緊。又如，并聯(lián)機(jī)構(gòu)也可用于航天飛船對接器的對按機(jī)構(gòu)，上下平臺作為對接器的對接環(huán)，平臺中間有通孔，作為對接后的通道。對接器可以完成主動(dòng)抓取、對正拉緊、柔性聯(lián)結(jié)以及鎖住卡緊等一系列工作。并聯(lián)機(jī)構(gòu)作為操作機(jī)的一個(gè)典型應(yīng)用是并聯(lián)機(jī)床。1994年在芝加哥國際機(jī)床博覽會(huì)(LMTS94)上首次展出了稱為“六足蟲”(Hexpod)和“變異型”(VARIX)的數(shù)控機(jī)床與加工中心并引起了轟動(dòng)，被媒體譽(yù)為“機(jī)床結(jié)構(gòu)的重大革命”、“二十一世紀(jì)的數(shù)控加工裝備”。從此并聯(lián)構(gòu)型裝備一直是制造業(yè)的研究熱點(diǎn)之一。此后，各主要工業(yè)國家都投入了大量的人力和物力進(jìn)行并聯(lián)機(jī)床的研究與開發(fā)。此外，并聯(lián)機(jī)構(gòu)可廣泛用于醫(yī)學(xué)、天文學(xué)、微動(dòng)機(jī)構(gòu)等各方面。從機(jī)床運(yùn)動(dòng)學(xué)的觀點(diǎn)看，并聯(lián)機(jī)床與傳統(tǒng)機(jī)床的本質(zhì)區(qū)別在于動(dòng)平臺在操作空間的運(yùn)動(dòng)是關(guān)節(jié)空間伺服運(yùn)動(dòng)的非線性映射（又稱虛實(shí)映射）。因此，在進(jìn)行運(yùn)動(dòng)控制時(shí)，必須通過逆解模型，將事先給定的刀具位置姿態(tài)及速度信息變換為伺服系統(tǒng)的控制指令，并驅(qū)動(dòng)并聯(lián)機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)刀具的期望運(yùn)動(dòng)。由于構(gòu)型和尺度參數(shù)不同，導(dǎo)致不同并聯(lián)機(jī)床虛實(shí)映射數(shù)學(xué)模型和參數(shù)不盡相同，因此必須采用開放式體系結(jié)構(gòu)建造數(shù)控系統(tǒng)。因此，深入開展并聯(lián)機(jī)床開放式數(shù)控系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)的研究，切實(shí)解決其中的關(guān)鍵技術(shù)難題，對推動(dòng)這類新興數(shù)控裝備的產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程有著極其重要的意義。并聯(lián)機(jī)構(gòu)同時(shí)也可用于坐標(biāo)測量機(jī)。由于并聯(lián)運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)具有結(jié)構(gòu)剛性大、運(yùn)動(dòng)速度高、誤差不疊加等特點(diǎn)，因而若將其應(yīng)用于坐標(biāo)測量機(jī)中，將有可能使坐標(biāo)測量機(jī)的測量精度及測量效率等性能得到很大程度的改善。與常用的串聯(lián)運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)的坐標(biāo)測量機(jī)相比，并聯(lián)機(jī)構(gòu)的坐標(biāo)測量機(jī)具有以下特點(diǎn)：①并聯(lián)坐標(biāo)測量機(jī)中的可動(dòng)平臺同時(shí)經(jīng)由３根(或６根)可沿各自軸向伸縮的上連桿支撐，從而使整個(gè)系統(tǒng)的剛度較串聯(lián)機(jī)構(gòu)坐標(biāo)測量機(jī)有較大程度的提高；②各并聯(lián)桿件只承受沿軸向的線性調(diào)節(jié)力的作用，因而其運(yùn)動(dòng)誤差小，且桿件不易變形；③并聯(lián)機(jī)構(gòu)中，各桿件間不存在誤差累積和放大關(guān)系，因而容易實(shí)現(xiàn)高精度。4.總結(jié)并聯(lián)機(jī)構(gòu)的應(yīng)用可以提高機(jī)器定位精準(zhǔn)度以及節(jié)省機(jī)構(gòu)空間，同時(shí)具備剛性高、承載能力高與速度快等優(yōu)點(diǎn)，確實(shí)值得長期投入研究開發(fā)，然而研究并聯(lián)機(jī)構(gòu)所面臨的挑戰(zhàn)包括：

1.工作空間的解析：并聯(lián)機(jī)器人工作空間的解析是一個(gè)非常復(fù)雜的問題，它在很大的程度上依賴于機(jī)構(gòu)位置解的研究結(jié)果，至今仍沒有完善的方法，因此如何利用關(guān)節(jié)角度的約束、各連桿長度的約束和機(jī)構(gòu)各構(gòu)件的干涉來確定并聯(lián)機(jī)器人操