串行腕關節(jié)與并行腕關節(jié)優(yōu)缺點對比分析

串行和并行手腕機構之間存在著大量的差異。當在具有相同數(shù)量自由度的設備之間進行比較時，串行機構往往比并行機構更長，盡管使用腱驅(qū)動和傘齒輪差速器可能會緩解這一問題，因為執(zhí)行機構的位置有一定的自由度。如果不使用差動聯(lián)軸器，則只有一個執(zhí)行器負責輸出自由度。

對于串行機構，運動范圍和扭矩規(guī)格通常簡單地由執(zhí)行機構的選擇和基本形狀幾何決定，而不依賴于配置。此外，使用更少的組件可能會帶來更強的健壯性，盡管負載必須通過整個手腕機制傳遞。并聯(lián)機構往往有更多的結(jié)構和幾何設計參數(shù)會影響ROM和生產(chǎn)轉(zhuǎn)矩。然而，這種額外的復雜性在設計過程中允許更大的自由度。在大多數(shù)平行腕關節(jié)機構中，沿任意自由度運動需要多個電機的串聯(lián)驅(qū)動。這種耦合允許多個驅(qū)動器貢獻一個單一的運動，然而在某些配置中，致動器實際上可能工作在相反的另一個，不能在一個特定的方向驅(qū)動。在串行腕關節(jié)中也存在奇異構型，奇點是可預測的，并且機制很容易為奇點設計在期望的工作空間之外。

并行機制中的各種架構為腕部在子領域的發(fā)展留下了很大的空間，特別是與串行機制相比。在串行手腕機構中，只有少數(shù)類型的架構是可能的，盡管在大小、可靠性和功率密度方面的驅(qū)動系統(tǒng)仍有改進。盡管許多并行機制(特別是球形機制)的架構已經(jīng)在地圖集中被詳盡地描述和索引，但物理實現(xiàn)仍然很少。部分原因可能是很難創(chuàng)建一個成功的并行機制的物理實現(xiàn)，微小的制造誤差會導致過度約束和內(nèi)力的大幅增加。由于正運動學求解困難，控制機構的軟件和方法也會出現(xiàn)困難，對于一些冗余驅(qū)動的并聯(lián)機構，內(nèi)力的緩解需要額外的傳感器和復雜的控制方法。