五自由度混联机器人运动学性能评价(3)
在机器人几十年的发展过程中，机器人机构也一直是学者们研究的热点。初期科学家们研究的对象都是串联机器人。串联机器人结构较简单，工作空间大，易于操作，因此在工业生产中得到普及。但人们逐渐发现，串联机器人由于结构刚度不足造成故障率较高，设备维修成本过高。科学家开始研制新型机构的机器人，即并联机器人。
1931年，Gwinnett提出了一种基于球面并联机构的娱乐装置，但由于制造技术限制，无法实现实物[2]（图1.1）；
1940年，Pollard提出了一种空间工业并联机构，取名为喷漆并联机器人[3]（图1.2）；
1962年，Gough发明了一种基于并联机构的轮胎检测装置，该装置具备6个自由度（图1.3）；
1965年，Stewart对Gough的轮胎测试机进行结构分析与创新，发明了飞行模拟器的驱动装置，这种机构也是目前应用最广的并联机构，被称为Gough-Stewart机构或Stewart机构（图1.4）。
图1.1 并联娱乐装置
在80年代，全世界对于并联机器人的研究尚未普及，少数科学家、学者在该领域也并没有取得重大的突破或成就。但是并联机器人的崭露头角已经让许多人意识到并联机构的优点及适用性，许多国家政府以及企业也开始投入资金对并联机器人进行研制开发。
在国内，燕山大学教授黄真教授是并联机器人领域的先驱者。他的主要研究手段是螺旋理论，研究内容为并联机器人的运动学和动力学领域。1991年，以黄教授为首的燕山大学学者们研制出了第一台并联机器人样机。
自黄真教授以后，我国的并联机器人研究领域正式开启。国内第一台并联机床是清华大学和天津大学合作研制的大型镗床类并联机床样机VAMTIY[5].随后各种多自由度并联机床也逐渐出现，例如DSX5-70、LINAPOD等。
并联机器人为何能得到如此青睐，这无非归功于其相比较串联机构的所具备的特点。如表1.1所示。
表1.1并联机器人特点
优点 缺点
1.无累积误差， 精度较高；
2.驱动装置可置于底座上，运动负荷较低，响应时间较短；
3.结构紧凑，刚度高；
4.完全对称的并联机构具有较好的各向同性；
5.系统可承载能力；
1.工作空间小；
2.姿态能力差；
3.正解较难；
4.结构尺寸过大；
科学家们针对串、并联机器人各自的优缺点，取长补短，将二者完美结合在了一种新型机器人结构，即混联机器人。混联机构同时具备两者的优点，更大程度上满足了人们的生产、生活需要。
在混联机器人出现的过程中，少自由度并联机构的研究扮演了极其重要的角色。此时的并联机器人由于其结构及性能的优越性，已经广泛应用于工农业，其中应用最广的为六自由度的并联机器人。而随着技术的发展，出现了更多自由度小于6的并联机器人，我们称之为少自由度并联机器人。与6自由度并联机器人相比，后者的机械构件相对较少、所占空间较小，控制更加简单。作为机器人家族的新成员，少自由度并联机器人的发展潜力吸引了众多学者们进行研究。主要研究领域为构型、运动学、机构奇异性和动力学等。下面简单介绍前两个研究方面的内容：
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