这种机器人的机械手构件受到约朿，只在平行于笛卡尔坐标轴X、Y、Z的方向上移动，

　　臂连接到主干，而主干又与基座相连接，如图1-5所示。这种形式的坐标机器人，从支撑架 伸出的长度有限，刚性差，但其工作空间所受约束较其它机器人所受的约束少，此外它的重 复性和精度高，英坐标更近乎于自然状态，故编程容易。可是有些运动形式，由于需要大量 计算，此结构可能较难完成，如方向与任何轴都不平行的直线轨迹。

　　这种设汁的优点主要是机械臂可以够得着机器人基座附近的地方，并越过其工作范恫内 的人和障碍物。

　　用多重闭合的平行四边形的连杆机构代替单一的刚性构件的上臂的机器人即为平行四 边形球状，如图1-9所示。这种结构有以下几个优点：

　　•它允许关肖驱动器位垃靠近机器人的基座或装在机器人的基座上，这就意味着它们不 是装在前臂之内或之上，从而使臂的惯性机重量大为减少，结果是采用同样大小的执行器时, 它们所具有的承载能力就比球体关节的机器人要大。

　　能自动控制可重复编程,多功能•有几个自由度,可固定或运动•用于相关自动化系统中

　　通过引导或其它方式.先教会机器人动作.输入工作程序，机器人则自动重复进行作业

　　不必使机器人动作，通过数值、语言等对机器人进行示教•机湍人根据示教后的信息进行 作业

　　缺点是平行四边形结构的机器人与相应的球状关节坐标机器人的工作范I科相比，受到较

　　圆柱状关节机器人也称为SCARA机器人，这种结构用多重铁接开放运动学链系代替纯 圆柱状机器人中的单一丫轴部件，如图1J0所示。这种结构的机器人具有精密且快速的优 点，但一般垂直作用范用有限（Z方向）。通常Z方向用一简单的气缸或步进电机控制，而 其它轴则采用较精巧的电气执行器（如伺服电机）°

　　按照并联机构的自由度来分，有以下几类：两自由度并联机构、三自由度并联机构、四 自由度并联机构、五自由度并联机构、六自由度并联机构。

　　两自由度并联机构是并联机构领域中，自由度最少的机构。依据结构形式可分为平而结 构和球而结构两大类，主要适用于平而或球面左位。

　　两自由度并联机构的结构形式如5-R、3-R-2-P （R表示转动副、P表示移动副），如图1-11所示，是球而2自由度5R对称并联机构，由5个转动副首尾相连，5个转动副的轴线 汇交于一点（转动中心），这种机构的输出参考点具有沿球面移动的2个自由度。

　　这种最普通的关节结构中，机器人所有的连杆都用枢轴装置而成，因而都可以旋转，如 图1-8所示。机械臂的上臂和前臂相连，该枢轴常称为肘关节，允许前臂转动角度a：上臂 与基座相连，与基座垂直的面内的运动可绕此肩关节进行角度0:而基座可自由转动，因而 整个组合件可在与基座平行的平面内移动角度0，具有这类结构的机器人的工作包络范囤大 体上是球状的。

　　六自由度并联机构是并联机器人机构中的一大类，是国内外学者研究的最多的并联机构, 如图1-14所示，为六自由度并联机器人中的一种，它们广泛应用在飞行模拟器、6维力与 力矩传感器和并联机床等领域。但这类机构有很多关键性技术没有或没有完全得到解决，比 如其运动学正解、动力学模型的建立以及并联机床的精度标泄等。

　　三自由度并联机构种类较多，形式较复杂，如图1-13所示，为三自由度并联机器人的 一种，一般三自由度并联机构具有以下几种形式：

　　（2）球面三自由度并联机构,如3-RRR球面机构、3-UPS-1-S球面机构。其中3-RRR球面机构所有运动副的轴线汇交于空间一点，这点称为机构的中心点；而3-UPS-1-S球而机 构则以S的中心点为机构的中心，机构上的所有点的运动都是绕该点的转动运动。

　　（3）三自由度移动并联机构，如Star Like并联机构、T阿斯并联机构和DELTA机构， 该类机构的运动学正、反解都很简单，是一种应用很广泛的三维移动空间机构。

　　（4）空间三自由度并联机构，如典型的3-RPS机构，这类机构属于欠秩机构，在工作 空间内，不同的点其运动形式不同是最显著的特点。由于这种特殊的运动特性，阻碍了该类 机构在实际中的广泛应用。

　　这种机器人多用于喷漆生产线上，重复位姿精度要求不高。但由于漆雾易燃，一般采用

　　液压驱动或交流伺服电机驱动，如图1J6所示为ABB IRB52喷涂机器人，广泛应用于各

　　这是目前使用最多的一类机器人，它又可分为点焊和弧焊两类，如图1-17所示为ABB

　　球坐标机器人的空间位這分别由旋转、摆动和平移3个自由度确定。由于机械和驱动连

　　这类机器人要有较髙的位姿精度，手腕具有较大的柔性。目前大多用于机电产品的装配 作业，如图1-18所示为ABB IRB360装配工业机器人。

　　这种机器人用途很广，一般只需点位控制。即被搬运零件无严格的运动轨迹要求，只要 求始点和终点位姿准确。如机床上用的上下料机器人，工件堆垛机器人，注塑机配套用的机 械等，如图1-15所示为ABB IRB 6620LX工业机器人，用于机器管理和物料搬运。

　　从完全并联的角度岀发，这类机构必须具有6个运动链。但在现有的并联机构中，也有 拥有3个运动链的六自由度并联机构，如3-PRPS和3-URS等机构，还有在3个分支的每个 分支上附加一个5杆机构作为驱动机构的六自由度并联机构等。

　　工业机器人就是而向工业领域的多关节机械手或多自由度机器人。英按用途可以分为搬 运机器人、喷涂机器人、焊接机器人和装配机器人等。

　　门形笛卡尔式机器人也称为桁架机器人，如图1-6所示。它一般在需要精确移动及负载

　　多关节型机器人由多个旋转和摆动机构组合而成，如图1-7所示。这类机器人结构紧凑、 工作空间大、动作最接近人的动作，对涂装、装配、焊接等多种作业都有良好的适应性，应 用范用越来越广。依据英动作空间的形状可分为三种：纯球状、平而四边形球状、圆柱状。

　　（5）还有一类是增加辅助杆件和运动副的空间机构，如徳国汉诺威大学研制的并联机 床采用的3-UPS-1-PU球坐标式三自由度并联机构，由于辅助杆件和运动副的制约，使得该 机构的运动平台具有1个移动和2个转动的运动。

　　四自由度并联机构大多不是完全并联机构，如2-UPS-1-RRRR机构，运动平台通过3个支链与左平台相连，有2个运动链是相同的，各具有1个虎克钱U、1个移动副P,苴中P和英中一个的R是驱动副，因此这种机构不是完全并联机构。

　　一般旋转不允许超过360°,因为有液压、电气或气动联接机构或连线造成的这种约束。

　　根据机械上的要求，其手臂伸出长度有一最小值和最大值，所以机器人总的体积或其工 作包络范围呈圆柱体。

　　并联机器人的并联机构是一种闭环机构，苴动平台或称末端执行器通过至少两个独立的 运动链与支架相连接。它与串联机器人在哲学上呈对立统一的关系，具有如下几个特点：

　　•驱动装置可置于上平台或接近动平台的位置，这样运动部分重量轻，速度髙，动态响

　　串联机器人是开式运动链，它是由一系列连杆通过转动关节或移动关节串联而成。关节

　　由驱动器驱动，关节的相对运动导致连杆的运动，使手爪到达一定的位姿。如图1・1所示。

　　并联机器人可以沱义为动平台和立平台通过至少两个独立的运动链相连接，机构具有两 个或两个以上自由度，且以并联方式驱动的一种闭环机器人，如图1・2所示。

　　根据以上这些特点，并联机器人在需要髙刚度、高精度或者大载荷且无需很大工作空间 的领域内得到了广泛的应用。

　　机器人的并联机构依据运动形式可分为两类：平而机构和空间机构。其中平而机构可细 分为平而移动机构、平而移动转动机构：空间机构可细分为空间纯移动机构、空间纯转动机 构和空间混合运动机构。

　　机器人能••体会“工作的经验.具有一定的学习功能•并将所••学的经验用于工作中

　　串联机骼人的机构运动特征是用其坐标特性来描述的。按基本动作机构，工业机器人通 常可分为柱坐标机器人、球坐标机器人、笛卡尔坐标机器人和多关节型机器人。

　　当水平臂或杆架安装在一垂直柱上，而该柱又安装在一个旋转基座上，这种结构可称为 柱坐标机器人，如图1・3所示。柱坐标机器人具有一个回转和两个平移自由度，其动作空间

　　国际上一直认为不存在全对称五自由度并联机器人机构。相对而言，非对称五自由度并 联机构比较容易综合。Lee和Park在1999年提出一种结构复杂的双层5自由度并联机构，Jin等在2001年综合出具有三个移动自由度和两个转动自由度的非对称5自由度并联机构， 高峰等在2002年通过给六自由度并联机构添加一个五自由度约朿分支的方法，综合出两种5自由度并联机构。

　　工业机器人对现在新兴产业的发展和传统产业的转型都起着至关重要的作用。现在越来 越广泛的应用于各行各业，随着工业机器人市场的火爆，其种类也是花样百岀。关于工业机 器人的分类，国际上并没有制左统一的标准，有的按负载重量分，有的按控制方式分，有的 按结构分，有的按应用领域分，按机器人的发展等级可大致分为以下几种，见表1°

　　平而两自由度并联机器人是指能够实现平而2个移动自由度法机器人。平面2自由度并 联机构主要应用于在空间内左位平而内的点，能实现平面上任意轨迹。平而5杆机构是最典 型的2自由度并联机构，这类机构一般具有2个移动运动。如图1-12所示，为北京华航唯 实机器人科技有限公司开发的一种五连杆机器人，该机器人能够安装在普通六关节机器人末 端，作为末端执行器使用，可应用于激光切割等非接触式加工，具有小轨迹切割精度高、刚