基于可重构创新散件的并联机器人实验平台设计

张启升; 宁峰平; 梁晶晶

doi:10.62756/jnuc.issn.1673-3193.2025.05.0015

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基于可重构创新散件的并联机器人实验平台设计

机器人机构设计与控制专栏 | 更新时间：2026-07-31

- 基于可重构创新散件的并联机器人实验平台设计
- Design of Parallel Robot Experimental Platform Based on Reconfigurable Innovative Components
- 中北大学学报(自然科学版) 2026年47卷第4期页码：431-439
- 作者机构：
  
  中北大学机械工程学院，山西太原 030051
- 作者简介：
  
  张启升（1979-），男，高级实验师，博士，主要从事机器人工程教育改革的研究。E⁃mail： zhangqisheng_qs@nuc.edu.cn。
- 基金信息：
  
  山西省高等学校教学改革创新项目(J20240945)
- DOI：10.62756/jnuc.issn.1673-3193.2025.05.0015
  中图分类号： TP242;G642.423
- 收稿：2025-05-30，
  
  网络首发：2026-07-31，
  
  纸质出版：2026-08-31
- 稿件说明：
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张启升，宁峰平，梁晶晶. 基于可重构创新散件的并联机器人实验平台设计［J］. 中北大学学报（自然科学版）， 2026， 47（4）： 431-439.

Zhang Qisheng， Ning Fengping， Liang Jingjing. Design of parallel robot experimental platform based on reconfigurable innovative components［J］. Journal of North University of China（Natural Science Edition）， 2026， 47（4）： 431-439.
张启升，宁峰平，梁晶晶. 基于可重构创新散件的并联机器人实验平台设计［J］. 中北大学学报（自然科学版）， 2026， 47（4）： 431-439. DOI： 10.62756/jnuc.issn.1673-3193.2025.05.0015.

Zhang Qisheng， Ning Fengping， Liang Jingjing. Design of parallel robot experimental platform based on reconfigurable innovative components［J］. Journal of North University of China（Natural Science Edition）， 2026， 47（4）： 431-439. DOI： 10.62756/jnuc.issn.1673-3193.2025.05.0015.

摘要

为了弥补当前并联机器人实验平台柔性不强不可扩充的缺陷

，

提出了一种基于模块化可重构机器人创新散件的“虚实”互补数字孪生模型，设计出了6-SPS并联机构虚实结合、功能互补、能够相互验证的实验平台。建立了6-SPS并联机器人的位移、速度和加速度的理论模型，得到机构的雅可比矩阵；规划了一段轨迹，经过实验验证了理论模型和真实运行轨迹的一致性。分析了机器人的最大可达工作空间，据此分析了机器人在定姿态和任意姿态下机构的运动学性能。将实验平台应用于实验教学，通过虚实结合方式解决了实验场地紧张，实验设备不足等问题，增加了设备的应用率和提高了实验的效果。实践表明，这种实验方法直观、生动、虚实结合，有助于提高学生的探索兴趣和工程实践能力。

Abstract

In order to make up for the shortcomings of the current parallel robot experimental platform， such as weak flexibility and inability to expand. A “virtual-real” complementary digital twin model based on modular reconfigurable robot innovative components was proposed， and an experimental platform for the 6-SPS parallel mechanism with virtual-real combination， complementary functions and mutual verification was designed. The theoretical models of displacement， velocity and acceleration of the 6-SPS parallel robot were established， and the Jacobian matrix of the mechanism was obtained. A trajectory was planned， and the consistency between the theoretical model and the real running trajectory was verified through experiments. The maximum reachable working space of the robot was analyzed， and based on this， the kinematic performance of the mechanism of the robot in a fixed attitude and any attitude was analyzed. The experimental platform was applied to experimental teaching. Through the combination of virtual and real methods， problems such as tight experimental venues and insufficient experimental equipment were solved， increasing the application rate of equipment and improving the effect of experiments. Practice shows that this experimental method， which is intuitive， vivid and combines virtual and real elements， is conducive to enhancing students’ exploration interest and engineering practice ability.

关键词

Keywords

references

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