并联机床及并联机器人

机器人技术 2025-08-13 09:34www.robotxin.com机器人技术

并联机床和并联机器人作为现代智能制造领域的重要技术,近年来在中国取得了显著发展。以下从技术特点、发展现状和应用领域等方面进行详细介绍:

一、基本概念与特点

并联机器人

并联机器人(Parallel Mechanism)是一种动平台和定平台通过至少两个独立运动链相连的闭环机构,具有两个或以上自由度。其核心特点包括:

  • 高精度:无累积误差,微动精度高
  • 高刚度:多杆并联结构使其刚度远高于串联机器人
  • 高速度:运动部件重量轻,动态响应好
  • 负载能力强:多支链共同分担载荷
  • 控制优势:反解容易,适合在线实时计算
  • 并联机床

    并联机床(又称虚拟轴机床)是并联机器人技术与机床技术相结合的产物,完全打破了传统机床的串联结构概念。相比传统机床:

  • 优势:比刚度高、响应速度快、运动精度高
  • 局限:工作空间较小、灵活性相对较低
  • 二、技术发展历程

    国际发展

  • 1931年:Gwinnett提出首个并联机构娱乐装置概念
  • 1965年:Stewart提出六自由度平台机构(Stewart平台)
  • 1994年:美国Ingersoll和G&L公司在IMTS展上首次展出并联机床,被誉为"21世纪的机床"
  • 国内进展

  • 1991年:燕山大学黄真教授研制国内首台六自由度并联机器人样机
  • 1997年:清华大学与天津大学合作研制成功国内首台大型镗铣类并联机床VAMTIY
  • 2022年:阿童木机器人超越外资巨头,登顶全球并联机器人市占率榜首
  • 2025年:翼菲科技向港交所递交招股书,有望成为"轻工业全品类机器人第一股"
  • 三、主要类型与构型

    按自由度分类

  • 2自由度:如平面5杆机构
  • 3自由度:包括3-RRP、3-RPR等构型
  • 4自由度:如2-UPS-1-RRRR混合机构
  • 5自由度:如Exechon混联机器人的3R2T构型
  • 6自由度:经典的Stewart平台机构
  • 典型构型

  • 纯并联型:如Stewart平台基本构型
  • 混联型:结合并联和串联优点,如TriCept的3UPS-UP并联模块+RR串联头
  • 特殊构型:如德国Metrom的5杆并联机床,可实现主轴偏转90°以上的五面加工
  • 四、核心技术突破

    近年来中国在并联技术领域取得多项突破:

  • 驱控系统:阿童木2024年推出的AI驱动驱控一体系统刷新行业标准
  • 可靠性:翼菲科技的Bat系列并联机器人实现20,000小时无故障运行
  • 洁净技术:Python系列SCARA机器人达ISO 4级洁净标准,Lobster系列晶圆搬运机器人获TÜV SEMI认证
  • 运动控制:清华大学在并混联装备工作空间分析、奇异位形处理等方面达到国际先进水平
  • 五、应用领域

    工业制造

  • 精密加工:航空航天零件、汽车模具等复杂曲面加工
  • 高速分拣:食品、医药等行业的包装分拣,如阿童木机器人在天津智能工厂的应用
  • 电子制造:晶圆搬运、精密装配等洁净环境作业
  • 特种应用

  • 医疗手术:高精度手术辅助设备
  • 模拟训练:飞行模拟器、驾驶模拟平台等
  • 特种加工:激光加工、水射流加工等
  • 六、未来发展趋势

    根据行业动态,并联技术将呈现以下发展方向:

  • 智能化:AI驱动、自适应控制技术深化应用
  • 模块化:可重构设计提升设备灵活性
  • 混联化:并联与串联优势互补的混联构型成为热点
  • 专业化:针对轻工业等特定行业的专用解决方案
  • 国产替代:本土品牌逐步替代进口设备,如阿童木在并联机器人市场的表现
  • 中国并联技术已从跟跑迈向领跑阶段,随着"智能制造"战略推进,预计将在更多高端制造领域实现突破。

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