並在線上器人，英文名為Parallel Mechanism，簡稱PM，可以定義為動平台和定平台通過至少兩個獨立的運動鏈相連線，機構具有兩個或兩個以上自由度，且以並聯方式驅動的一種閉環機構。
並在線上器人的特點呈現為無累積誤差，精度較高；驅動裝置可置於定平台上或接近定平台的位置，這樣運動部分重量輕，速度高，動態回響好。
基本介紹
- 中文名：並在線上器人
- 外文名：Parallel robot
- 簡稱：PM
- 特點：並在線上構
- 相關高校：燕山大學
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定義
並在線上構（Parallel Mechanism，簡稱PM），可以定義為動平台和定平台通過至少兩個獨立的運動鏈相連線，機構具有兩個或兩個以上自由度，且以並聯方式驅動的一種閉環機構。
特點
（1）無累積誤差，精度較高；
（2）驅動裝置可置於定平台上或接近定平台的位置，這樣運動部分重量輕，速度高，動態回響好；
（3）結構緊湊，剛度高，承載能力大；
（4）完全對稱的並在線上構具有較好的各向同性；
（5）工作空間較小；
根據這些特點，並在線上器人在需要高剛度、高精度或者大載荷而無須很大工作空間的領域內得到了廣泛套用。
相關
人物事件
1978年，Hunt首次提出把六自由度並在線上構作為機器人操作器，由此拉開並在線上器人研究的序幕，但在隨後的近10年裡，並在線上器人研究似乎停滯不前。直到80年代末90年代初，並在線上器人才引起了廣泛注意，成為國際研究的熱點。
在國內，燕山大學教授黃真教授在1991年研製出我國第一台六自由度並在線上器人樣機(圖1-5)，在1994年研製出一台柔性鉸鏈並聯式六自由度機器人誤差補償器，在1997年出版了我國第一部關於並在線上器人理論及技術的專著，2006年又出版了《高等空間機構學》。
他是我國最早的一位從事並在線上器人研究的學者，也是該領域的最著名的學者。他多次參加國際學術活動，在國際上已有較大的影響，特別是在2004年舉行有44個國家500多名學者參加的國際機器和機構學學會國際學術年會第11屆大會上，他為6箇中心發言人之一。
他主要從事機器人學、和並在線上器人機械學等方面的研究工作。多年來，先後承擔國家自然科學基金項目9項，國家863項目3項，國家科技攻關等項目總計20餘項。已在國內外發表論文280餘篇，其中國際著名雜誌《Mechanism and Machine Theory》、《International Journal of Robotics Research》, 《Journal of Robotic Systems》，《ASME Journal of Mechanical Design》發表30餘篇；ASME、IEEE等國際會議發表論文50餘篇；《中國科學》及國內一級學術雜誌《機械工程學報》、《中國機械工程》、等發表論文40餘篇。其中129篇次被三大索引（SCI－33、EI－88和ISTP－8）收錄，他引總共369次。出版專著《空間機構學》（1991年）和《並在線上器人機構學理論及控制》（1997年），後者被審定為“全國高技術重點圖書”。今年他的專著《高等空間機構學》又被教育部審定為全國研究生指定教材，已於2006年6月出版。
六自由度機器人誤差補償器
六自由度機器人誤差補償器他的研究成果已獲國家教育部科自然科學1等獎2項，河北省科技進步1等獎2項等科技獎勵總計16項。目前，作為課題主要負責人主持國家自然科學基金等項目2項及河北省高層次特別優秀人才支持計畫。
黃真教授治學嚴謹、知識淵博、誨人不倦，直到現在的近70歲的高齡仍舊奮戰在科學研究的第一線。黃真教授在工作中他多次受到黨和政府的表彰，多次被評為省管優秀專家。並多次獲秦皇島市勞動模範、河北省勞動模範和原機械工業部勞動模範等光榮稱號。
相關理論
螺旋理論
並在線上構
特點
1965 年，德國Stewart 發明了六自由度並在線上構，並作為飛行模擬器用於訓練飛行員。1978年澳大利亞著名機構學教授Hunt提出將並在線上構用於機器人手臂。
並在線上構的特點：
（1）與串在線上構相比剛度大，結構穩定；
（2）承載能力大；
（3）微動精度高；
（4）運動負荷小；
（5）在位置求解上，串在線上構正解容易，但反解十分困難，而並在線上構正解困難反解卻非常容易。
由於機器人線上實時計算是要計算反解的，這對串聯式十分不利，而並聯式卻容易實現。
分類
從運動形式來看，並在線上構可分為平面機構和空間機構；細分可分為平面移動機構、平面移動轉動機構、空間純移動機構、空間純轉動機構和空間混合運動機構,
另可按並在線上構的自由度數分類：
（1 ）2 自由度並在線上構。
2 自由度並在線上構，如5-R、3-R-2-P（R 表示轉動副，P 表示移動副）平面5桿機構是最典型的2自由度並在線上構，這類機構一般具有2 個移動運動。
（2 ）3 自由度並在線上構。
3 自由度並在線上構各類較多，形式較複雜，一般有以下形式：平面3自由度並在線上構，如3-RRR 機構、3-RPR 機構，它們具有2個移動和一個轉動；球面3自由度並在線上構，如3-RRR 球面機構、3-UPS-1-S 球面機構，3-RRR 球面機構所有運動副的軸線匯交空間一點，這點稱為機構的中心，而3-UPS-1-S 球面機構則以S的中心點為機構的中心，機構上的所有點的運動都是繞該點的轉動運動；3 維純移動機構，如Star Like 並在線上構、Tsai 並在線上構和DELTA 機構，該類機構的運動學正反解都很簡單，是一種套用很廣泛的3維移動空間機構；空間3自由度並在線上構，如典型的3-RPS 機構，這類機構屬於欠秩機構，在工作空間內不同的點其運動形式不同是其最顯著的特點，由於這種特殊的運動特性，阻礙了該類機構在實際中的廣泛套用；還有一類是增加輔助桿件和運動副的空間機構，如德國漢諾瓦大學研製的並在線上床採用的3-UPS-1-PU 球坐標式3 自由度並在線上構，由於輔助桿件和運動副的制約，使得該機構的運動平台具有1 個移動和2 個轉動的運動（也可以說是3個移動運動）。
（3 ）4 自由度並在線上構。
4 自由度並在線上構大多不是完全並在線上構，如2-UPS-1-RRRR 機構，運動平台通過3 個支鏈與定平台相連，有2個運動鏈是相同的，各具有1 個虎克鉸U ，1 個移動副P ，其中P 和1 個R 是驅動副，因此這種機構不是完全並在線上構。
（4 ）5 自由度並在線上構。
現有的5 自由度並在線上構結構複雜，如韓國Lee的5自由度並在線上構具有雙層結構（2 個並在線上構的結合）。
（5 ）6 自由度並在線上構。
6 自由度並在線上構是並在線上器人機構中的一大類，是國內外學者研究得最多的並在線上構，廣泛套用在飛行模擬器、6維力與力矩感測器和並在線上床等領域。但這類機構有很多關鍵性技術沒有或沒有完全得到解決，比如其運動學正解、動力學模型的建立以及並在線上床的精度標定等。從完全並聯的角度出發，這類機構必須具有6個運動鏈。但現有的並在線上構中，也有擁有3 個運動鏈的6 自由度並在線上構，如3-PRPS 和3-URS 等機構，還有在3 個分支的每個分支上附加1個5桿機構作這驅動機構的6自由度並在線上構等。
背景套用
歷史
並在線上構的出現可以回溯至20世紀30年代。
1931年，Gwinnett在其專利中提出了一種基於球面並在線上構的娛樂裝置（圖1）；1940年，Pollard在其專利中提出了一種空間工業並在線上構，用於汽車的噴漆（圖2）；之後，Gough在1962年發明了一種基於並在線上構的六自由度輪胎檢測裝置（圖3）；三年後，Stewart首次對Gough發明的這種機構進行了機構學意義上的研究，並將其推廣套用為飛行模擬器的運動產生裝置，這種機構也是目前套用最廣的並在線上構，被稱為Gough-Stewart機構或Stewart機構（圖4）。
 並聯娛樂裝置 |  Pollard的並在線上構 |
圖1 | 圖2 |
 並在線上器人 |  Gough- Stewart機構 |
圖3 | 圖4 |
套用方面
（1）運動模擬器
（2）並在線上床
（3）微操作機器人
（4）力感測器
其他：軍事領域中的潛艇、坦克駕駛運動模擬器，下一代戰鬥機的矢量噴管、潛艇及空間飛行器的對接裝置、姿態控制器等；生物醫學工程中的細胞操作機器人、可實現細胞的注射和分割；微外科手術機器人；大型射電天文望遠鏡的姿態調整裝置；混聯裝備等，如SMT公司的Tricept混在線上械手模組是基於並在線上構單元的模組化設計的成功典範。
其他方面的套用
並在線上器人還廣泛套用於其他領域，包括：
軍事領域中的潛艇、坦克駕駛運動模擬器，下一代戰鬥機的矢量噴管、潛艇及空間飛行器的對接裝置、姿態控制器等；
生物醫學工程中的細胞操作機器人、可實現細胞的注射和分割；
微外科手術機器人；
大型射電天文望遠鏡的姿態調整裝置；
混聯裝備等，如SMT 公司的Tricept 混在線上械手模組是基於並在線上構單元的模組化設計的成功典範。
