由《機器人技術與應用》雜志社、機器人大講堂、蕪湖瑞思機器人有限公司及國內知名并聯機器人企業共同發起的“并聯機器人宣傳周”活動今天正式拉開帷幕。該活動以將于12月13日舉行的“中國首屆并聯機器人發展論壇”為契機，旨在普及并聯機器人知識，開拓并聯機器人應用市場，促進區域乃至全國并聯構型產業的溝通和交流，推進并聯機器人產業健康快速發展，共享并聯機器人的“饕餮盛宴”。下面，讓我們首先了解下活動的主角即“并聯機器人”。

并聯機器人在上世紀90年代才真正引起廣泛注意，具有剛度高、速度快、柔性強、重量輕等優點，與串聯機器人一起構成工業機器人的重要部分。在食品、醫藥、電子等輕工業中應用最為廣泛，在物料的搬運、包裝、分揀等方面有著無可比擬的優勢。近兩年，隨著并聯機器人在市場中的應用日益從廣泛，已成為工業機器人需求增長的新生力量。

1發展歷程

國外

1931年，Gwinnett在其專利中提出了一種基于球面并聯機構的娛樂裝置；

1940年，Pollard在其專利中提出了一種空間工業并聯機構，用于汽車的噴漆；

1962年，Gough發明了一種基于并聯機構的六自由度輪胎檢測裝置；

1965年，Stewart首次對Gough發明的這種機構進行了機構學意義上的研究，并將其推廣應用為飛行模擬器的運動產生裝置，這種機構也是目前應用最廣的并聯機構，被稱為Gough-Stewart機構或Stewart機構。

1978年，Mccallino等人首次設計出了在小型計算機控制下，在精密裝置中完成校準任務的并聯機器人，真正拉開了并聯機器人研究的序幕。

80年代末期到90年代以來，并聯機器人才引起廣泛注意。

國內

1991年，燕山大學黃真教授在研制出我國第一臺六自由度并聯機器人樣機；

1997年，清華大學和天津大學合作研制的大型鏜床類并聯樣機VAMTIY；

1998年，東北大學研制了五軸聯動三桿并聯機床DSX5-70。

1999年，天津大學和天津第一機床總廠合作研制了三坐標并聯機床商品化樣機LINAPOD，哈爾濱工業大學也研制了一臺六自由度并聯機床樣機。

1999年，高峰等提出了一種正交式的六自由度并聯機構，并將其用作虛軸機床。

我國對并聯機器人的研究起步較晚，技術與國外相比還存在著差距。在并聯機器人不過，經過近幾年的發展，國產并聯機器人應用水平日益提高，逐漸受到企業的認可與使用。

2并聯機器人特點

并聯機構（ParallelMechanism，簡稱PM），可以定義為動平臺和靜平臺（定平臺）通過至少兩個獨立的運動鏈相連接，機構具有兩個或兩個以上自由度，且以并聯方式驅動的一種閉環機構。其特點有：

結構緊湊，剛度高，承載能力大；

無累計誤差，精度高；

占用空間小；

速度快，運動性能佳，

部件磨損小，壽命長

3并聯構型分類

在并聯機器人機構體系中，有多種機構種類的劃分，按照自由度劃分，分為：

（1）2自由度并聯機構

在并聯機構領域，2自由度并聯機構的自由度最少，分為平面結構和球面結構兩大類，主要適用于平面或球面定位，應用領域大。

天津大學擁有獨立知識產權的二自由度并聯機構Diamond機器人目前已規模化應用在電子、醫藥、食品等工業領域中，為包裝、移載等物流環節提供了高效、高質的保障。

（2）3自由度并聯機構

3自由度并聯機構種類較多，形式較復雜，一般有以下形式：平面3自由度并聯機構，如3-RRR機構，它們具有2個移動和一個轉動；球面3自由度并聯機構，如3-UPS-1-S球面機構，該類機構的運動學正反解都很簡單，是一種應用很廣泛的3維移動空間機構；空間3自由度并聯機構，如Delta并聯機器人，這類機構屬于欠秩機構，在工作空間內不同的點其運動形式不同是其最顯著的特點。還有一類是增加輔助桿件和運動副的空間機構。

（3）4自由度并聯機構

4自由度并聯機構大多不是完全并聯機構，不過可以擴大應用范圍，在三自由度并聯機構的基礎上增加一個轉動自由度，形成四自由度并聯機器人。

（4）5自由度并聯機構

國際上一直認為不存在全對稱五自由度并聯機器人機構。不過，非對稱五自由度并聯機器人機構比較容易綜合。Lee和Park在1999年提出一種結構復雜的雙層五自由度并聯機構；Jin等在2001年綜合出具有三個移動自由度和兩個轉動自由度的非對稱五自由度并聯機構；高峰等在2002年通過給六自由度并聯機構添加一個五自由度約束分支的方法，綜合出兩種五自由度并聯機構。

（5）6自由度并聯機構

6自由度并聯機構是并聯機器人機構中的一大類，是國內外學者研究得最多的并聯機構，廣泛應用在飛行模擬器、6維力與力矩傳感器和并聯機床等領域。但這類機構有很多關鍵性技術沒有或沒有完全得到解決，比如其運動學正解、動力學模型的建立以及并聯機床的精度標定等。

4應用領域

并聯機構多用于需要高剛度、高精度、高速度，無需大空間的場合，具體應用包括：

1.食品、醫藥、電子、化工行業的分揀、搬運、裝箱等。

并聯機器人在化工行業應用

2、模擬運動

如飛行員三維空間訓練模擬器；工程模擬器，如船用搖擺臺等；檢測產品在模擬的反復沖擊、振動下的運行可靠性；娛樂運動模擬臺。

3、并聯機床

并聯機床

4、對接動作

航天器對接口

如宇宙飛船的空間對接；汽車裝配線上的車輪安裝；醫院中的假肢接骨。

5、承載運動

如大扭矩螺栓緊固；短距離重物搬運。

6、金屬切削加工

可應用于各類銑床、磨床鉆床或點焊機、切割機。

7、可用于測量機，用來作為其他機構的誤差補償器

8、微操作機器人

用于微動機構或者微型機構

9、機器人關節

可用作機器人的關節，爬行機構、食品、醫藥包裝和移載機械手等

5發展現狀及前景分析

我國對并聯機器人研究起步較晚，技術研發與應用水品與國外同類產品相比還有較大的差距。國際國內市場基本上由發那科、愛德普、ABB等企業占據。

不過，近幾年，國產并聯機器人產學研結合日益密切，并聯機器人應用市場不再由國外完全包攬。尤其是隨著2012年國外專利解禁，國內市場涌現出了一大批并聯機器人企業，銷售市場呈現出了良好發展局面。據統計，2014年國內并聯機器人市場銷售約600臺，2015年銷售約900臺，2016年市場預測在1400臺左右，每年呈50%以上的增速發展，5年內并聯機器人年市場銷售預測將超過萬臺；隨著增速的加快，10年內國內并聯機器人年市場銷售預測近10萬臺。并聯機器人已成為工業機器人銷售增長的新生力量！

目前據不完全統計，我國食品企業共有45萬余家，醫藥企業近7000余家，化妝品企業3700余家，電子行業4900余家。而這些輕工行業有著3000萬“藍粉”工人，全球則有5億以上“藍粉”工人。隨著我國“機器換人”的步伐，一臺并聯機器人可替代3~5名“藍粉”工人，其中的潛在應用市場需求巨大，并且未來將不斷擴大。尤其是近年來，并聯構型延伸到教育、生活服務等更廣泛的應用市場，并聯構型產業發展迅速。有專家預測“并聯市場需求即將迎來井噴式增長”。