基于工业生产中广泛使用的高速并联机器人应用背景,设计了一种三自由度气动并联平移机器人平台。针对气动并联机器人平移运动的需求,设计驱动臂机构驱动机器人运动,设计辅助臂机构约束机器人的转动自由度。采用MATLAB和ADAMS对气动并联机器人进行运动学仿真。针对气动并联机器人平台系统的非线性和不确定外扰,采用线性自抗扰控制算法进行机器人运动控制。利用该平台进行实验教学,可以培养学生的分析、综合、设计、探索和创新能力,提高学生的工程素养。

在电子、轻工、食品和医药等行业中,通常需要以很高的速度完成诸如插装、封装、包装、分拣等操作,传统生产中这类工作由人工完成,劳动强度大,生产效率低,使用高速运动的机器人进行生产可以极大地提高生产效率。三自由度气动并联机器人以气缸、比例阀、拉绳式位移传感器、比例阀和球铰来构建机械结构,以单片机STM32F373VCT6作为控制芯片设计控制电路,以压缩空气作为能源。根据三自由度气动并联机器人的机械结构及运动特征,得到结构末端的运动学正解和逆解。根据机械结构的约束得到机械手的工作空间,并以二自由度机械臂为例验证了协调控制算法,实验结果证实了该算法的有效性。