【四自由度串并聯機器人綜合實驗臺】
實驗裝置的主要功能介紹
機械原理課堂教學的目的就是讓學生掌握運動方案創新設計方法，從而培養學生創新設計能力。本實驗裝置將一個極具工業感的并聯數控機床引入實驗，自行開發研制了一個三自由度并聯機構運動學模型，并和一自由度旋轉主軸一起組成了四自由度串并聯機構實驗裝置，包括兩種數控機床機構運動學模型，有：
1)并聯銑床，由一個TTR三自由度并聯機構串聯一個旋轉自由度組合而成。三自由度并聯機構終端執行器實現三坐標軸的平動，一個旋轉運動提供主軸的運動，可以加工出一個立體曲面。實驗中可以加工一個有機玻璃曲面。
2)并聯車床，由一個TTT三自由度并聯機構串聯一個旋轉自由度組合而成。三自由度并聯機構終端執行器實現二坐標軸的平動和繞第三坐標軸的轉動，一個旋轉運動提供主軸旋轉，可以加工出各種回轉體曲面。實驗中可以加工一個有機玻璃或木質零件曲面。
他們均由三臺步進電機驅動和一臺調速電機驅動，運動控制由計算機加一臺運動控制器完成。主要功能包括：
1)機構選擇：通過選擇不同的機構，來確定你要控制的對象，不同的機構有不同的運動規劃方法和運動控制算法;
2)手動控制：可以控制單軸運動和單自由度運動，手動調節機構運動的初始位置;
3)自動控制：分別輸入學生規劃好的終端執行器的運動規律或原動件的運動規律，從而驅動三電機的同步運動。
4.)軌跡規劃：學生輸入工件的坐標，系統將會自動產生控制電機運動的文件。
針對不同基礎和要求的學生，配用不同的功能，從簡單到復雜均可以完成實驗并聯機構綜合實驗。
實驗裝置的主要用途
該裝置可以開設系列并聯機構綜合實驗，有助于拓寬學生的視野，促進深化機械原理的課程教學改革，讓學生通過實踐真正掌握機構運動方案創新設計方法。本裝置可開設的實驗有：
1) 并聯機器人認識實驗：包括并聯機器人的組成和應用、并聯機構多種運動方案的認識實驗。
2) 加工軌跡規劃的實驗：目的是將工件軌跡離散為工具坐標系下的坐標，便于后續的運動學反解，從而掌握運動規劃的方法;
3) 并聯機器人運動規劃實驗：根據終端執行器的運動規律確定原動件的運動規律，即掌握三自由度并聯機構的運動學反解的方法。
4) 插補實驗：三軸聯動的插補算法實驗。
5) 并聯加工作業實驗：學生完成2、3、4實驗后，可以進行加工作品的練習，用并聯銑床或并聯車床加工一個有機玻璃或木質的曲面。
上述實驗從1)至5)，由淺入深，從認識到實踐，對應著不同基礎和不同需求的學生。在培養學生設計能力和動手能力方面效果顯著。教學上最主要的特點就是能夠使學生不斷發現問題，而解決問題的過程實際上是學生學習和思考的過程，他們會把所學的知識靈活運用，會根據需求去求索新的知識，正如學生所說“在解決問題中學習是進步最快和收獲最大的?！?
儀器名稱：四自由度串并聯機器人綜合實驗臺
完成單位：華中科技大學機械學院機械設計與汽車工程
