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并聯機構的起源及應用

并聯機構（ParallelMechanism)是由兩個或兩個以上開環運動鏈連接靜平臺和動平臺，并且具有兩個或兩個以上自由度的閉環機構，它是機構學的一個重要分支。

人類對并聯機構的研宄可以追溯到十九世紀初期。1813年，法國學者CaUchyt16R4 并聯機構的相關理論進行了初步研宄。1928年，Gwinnett[17]提出了基于并聯機構的娛樂裝置。1934年，美國工程師Pollard[18]提出了一種用于汽車噴漆的并聯機構。1947年，英國人Gough—發明了六自由度輪胎檢測的并聯機構（如圖1-1)。該并聯機構可以模擬飛機著陸時輪胎的實際工況，1954年，在伯明翰Dunlop工廠正式投入使用，直到2000 年才退出了歷史舞臺，并在當時被送入英國國家科學和工業博物館。1965年，英國工程師Stewart™對Gough所發明的并聯機構進行了機構學意義上的研究，并將其應用推廣。首次，提出了六自由度并聯機構飛行模擬器，該飛行模擬器是一個三角形的運動平臺, 由6個液壓缸驅動，可以模擬6自由度的空間運動。

二十世紀末，許多學者對并聯機構應用的研究產生了極大地興趣。1978年，澳大利亞學者Himt[21]教授，首次提出把Stewart機構（如圖1-2)應用于機器人操作器。從此，形成了一種新的六自由度并聯機器人，并于1979年應用于裝配機器人，Stewart機構被成功應用于步行機器人等領域。1988年，法國學者J.P.MERLET將線幾何分析法應用于并聯機構研宄，并成功研制出INRIA并聯機構原理樣機。美國學者Fariborz Behi對新型的3-PRPS六自由度并聯機構進行了研宄，并得到了其逆向運動學的解析解和正向運動學的數值解[22]。瑞士洛桑工學院的Clavel第一次提出Delta并聯機器人。1994年，美國Ingersoll和GIDDING&LEWS兩家公司在芝加哥機床國際博覽會上，展出了“六足蟲” 和“變異型”的“VARIAX虛擬軸機床”。

在國內，1991年，燕山大學的黃真教授成功研制出我國第一臺六自由度并聯機器人, 次年，研制出6-RST型柔性鉸鏈并聯式六自由度機器人誤差補償器。分別于1989年、 1997年和2006年出版了《空間機構學》、《并聯機器人機構學理論及控制》和《高等空間機構學》等具有很高影響力的專業著作。1998年，東北大學成功研制五軸聯動三桿并聯機床。2013年，中科院重慶綠色智能技術研究所研制出我國首臺3D打印并聯機器人。

并聯機器人的結構復雜是一個多自由度、多變量、多參數耦合的非線性系統[23]。但是，并聯機器人擁有非常廣闊的應用場景，己經在數控加工中心（如圖1-3)、醫療機器人（如圖1-4)、運動模擬器、對接機構、天文望遠鏡、力傳感器、水下機器人、風洞試驗機器人、繩索機器人、微操作機器人、工業機器人、軍用機器人等領域廣泛的應用，并己經滲透到人類生活的方方面面。隨著現代科學技術的發展，并聯機器人的相關理論正在不斷完善，必將在越來越廣闊的領域發揮越來越重要的作用。

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