6_SPS并联机器人精度综合算法

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6SPS并联机器人精度综合算法收稿日期: 2003 01 10
基金项目: 天津市自然科学基金项目( 013602511)和天津市高等学
衅技发展基金项目(020516)资助
作者简介: 赵永杰( 1977- ) ， 男(汉) ， 山东， 硕士研究生
赵永杰
6
SPS 并联机器人精度综合算法
赵永杰， 赵新华， 葛为民
(天津理工学院 机械工程学院， 天津
300191)
摘
要:通过对 6
SPS型并联机器人位置输入输出方程微分， 建立机器人误差模型。在此基础上， 运用误差独立作
用原理和原始误差等效作用原则，对并联机器人进行精度综合。该方法将并联机器人精度综合这-原本为多目标
多变量的非线性最优化组合问题转化为线性问题， 因而简单可行，具有-定的实用价值。
关
键
词:并联机器人; 精度综合
中图分类号:TP24


文献标识码: A
An Algorithm for the Accuracy Synthesis of a 6
SPS Parallel Manipulator
ZHAO Yong
jie， ZHAO Xin
hua， GE Wei
min
( Col lege of Mechanical Engineering， Tianj in Universi ty of Technology， Tianjin
300191)
Abstract: The error model of the 6
SPS parallel manipulator is provided by di fferentiating the displacement in

put
output functions. Based on this， the independent and equal ef fect principle of error is applied to the accu

racy synthesis of a 6
SPS parallel manipulator， it changed a mul tivariable， mul ti
object and non
linear problem
into a simple linear problem .
Key words : Parallel manipulator; Accuracy synthesis


并联机器人具有承载能力强，刚度大， 误差小，精度高，
自重负荷小，动力性能好， 控制容易等-系列的优点， 与目
前广泛应用的串联机器人在应用上构成互补关系，扩大了
机器人的应用领域。并联机器人具有广阔的应用前景， 是
机器人领域的高新技术， 它的出现引起了各国研究人员的
重视，并联机器人的研究已成为机器人学研究的热点之
-[1， 2]
。
精度是并联机器人最重要的性能指标之-， 它直接影
响机器人的工作性能， 在并联机器人领域对精度进行研究
是-项重要而富有实际意义的工作。这主要包括精度分析
和精度综合问题。当已知并联机器人的结构误差， 分析它
们对位姿误差的影响， 研究结构误差与位姿误差之间的关
系，为并联机器人精度分析。已知并联机器人位姿误差所
允许的范围，根据精度理论合理分配机器人结构误差， 是并
联机器人精度综合所研究的内容。精度分析是精度综合的
前提，精度综合是精度分析的逆过程， 它比精度分析复杂的
多，这主要因为它是-个不确定的多值问题， 需要借助其它
条件才得以解决。-般而论，精度综合是-个多目标多变
量的非线性最优化问题[ 3 ]
。
目前， 有关并联机器人精度方面的研究比较少， 且
集中于精度分析问题上[ 4 1 0]
。本文通过对 6
SPS 型并
器人位置输入输出方程微分， 建立并联机器人误差模型
用误差独立作用原理和原始误差等效作用法对 6
SPS
联机器人进行精度综合。
1
6
SPS并联机器人误差模型
图 1
Steward 平台并联机器人
1. 1
位置分析
图 1所示为并联机器
人的结构， 固定平台铰点
b1、 b2、 b3、 b4、 b 5 和 b6 位
于同-平面， 动平台铰点
p 1、 p 2、 p 3、 p 4、 p 5 和 p 6 位
于同-平面， 上下平台均
为对称六边形， li 为杆长，
o
xyz 为静坐标系， o 是下
平台的 几何 中心， ox 
b1 b6， oz 垂 直于下 平台。
平台外 接圆半径为 R 0，
b1 b6所对应圆心角为
0。
设 p
xyz 为动坐标系， p 是上平台的几何中心， px  p 1 p
垂直于上平台。 上平台外接圆半径为 r ， p 1 p 6所对应的
角为
。