多軸系統(tǒng)可以通過串行運(yùn)動學(xué)或并行運(yùn)動學(xué)進(jìn)行設(shè)計(jì)和構(gòu)建 。在基于串行運(yùn)動學(xué)原理的系統(tǒng)中，一個軸位于另一個軸的頂部，并且每個軸都獨(dú)立驅(qū)動，彼此獨(dú)立。笛卡爾機(jī)器人 是串行運(yùn)動學(xué)設(shè)計(jì)的一個很好的例子。在并聯(lián)運(yùn)動系統(tǒng)中，多根軸協(xié)同工作以移動公共平臺或末端執(zhí)行器。一個軸的運(yùn)動受到其他軸的約束，形成了一種閉環(huán)運(yùn)動鏈。Delta機(jī)器人使用并行運(yùn)動學(xué)。

　　六足機(jī)器人是一種平行運(yùn)動機(jī)構(gòu)，具有六個自由度：X，Y，Z，側(cè)傾，俯仰和偏航。
 

六腳機(jī)器人（左）是并聯(lián)運(yùn)動的示例，而笛卡爾機(jī)器人（右）是串行運(yùn)動的示例。
圖片來源：Physik Instrumente

　　hexapod一詞在拉丁語中的意思是“六英尺”，而六足機(jī)器人恰好由六個致動器(也稱為“腿”)組成，這些致動器將固定平臺(通常是基座)與移動平臺(通常是頂部)連接起來。 )。支腿是拉桿式執(zhí)行器，也稱為“棱柱形”執(zhí)行器，可由滾珠絲杠，滾柱絲杠，線性電機(jī)甚至壓電設(shè)備驅(qū)動。球形或萬向節(jié)將執(zhí)行器的末端連接到固定平臺和移動平臺。

　　一些制造商和專家將六足動物機(jī)器人簡稱為“六足動物”。但是，六足動物一詞也指六足節(jié)肢動物。為避免混淆，我們使用更具體的術(shù)語“六腳機(jī)器人”。

你知道蝴蝶是六足動物嗎？
圖片來源：Russ Ottens

　　六腳架機(jī)構(gòu)的第一個實(shí)際應(yīng)用是在輪胎測試和飛行模擬器設(shè)備中，今天它們?nèi)匀皇褂昧_架機(jī)器人。但是，六腳架機(jī)構(gòu)也廣泛用于光子學(xué)和光學(xué)對準(zhǔn)，機(jī)床設(shè)備的定位以及檢查系統(tǒng)。

　　六足機(jī)器人在多軸系統(tǒng)中是獨(dú)一無二的，因?yàn)樗鼈冊试S用戶定義的所有六個運(yùn)動軸的旋轉(zhuǎn)中心或樞軸點(diǎn)。 與串行運(yùn)動機(jī)器人(笛卡爾，SCARA或6軸)相比，它們還具有更高的剛度和承載能力，因?yàn)樗鼈兊闹聞悠骰?ldquo;支腿”共同作用以支撐負(fù)載。并行設(shè)計(jì)還意味著對每個執(zhí)行器的誤差進(jìn)行平均，而不是像在串行機(jī)器人中那樣進(jìn)行累積。

你知道蝴蝶是六足動物嗎？
圖片來源：Russ Ottens

　　由于只有頂部平臺運(yùn)動(電動機(jī)，齒輪箱和其他傳動部件是固定的)，因此六腳機(jī)器人的慣性要比串行設(shè)計(jì)低得多，這使其非常適合于具有大負(fù)載的高動態(tài)運(yùn)動，或具有光的亞微米精度負(fù)載。從集成的角度來看，六腳機(jī)器人更易于調(diào)試。控制器通常允許簡單地輸入樞軸點(diǎn)，而六腳機(jī)器人通常會放棄伺服調(diào)整，因?yàn)橹挥幸粋€移動平臺并且系統(tǒng)固有的剛性很高。如果調(diào)整是必需的，所有六軸的參數(shù)是相同的，使得調(diào)整過程更容易和更快的比串行機(jī)器人。

　　六足機(jī)器人有時被稱為Stewart平臺，但是Stewart平臺最初被定義為在固定或移動平臺(或兩者)上成對連接的執(zhí)行器。

　　使用反向運(yùn)動學(xué)分析六足儀設(shè)備。換句話說，不是通過致動器運(yùn)動來確定移動平臺的位移，而是基于平臺的位移來確定致動器運(yùn)動。由于一組給定的致動器位移會導(dǎo)致40個不同的平臺位置，因此必須進(jìn)行反向運(yùn)動學(xué)分析，但是每個唯一的平臺位置僅對應(yīng)一組致動器位移。

Stewart平臺是一種六腳機(jī)器人，其執(zhí)行器在固定平臺或移動平臺（或兩者）上成對連接。
圖片來源：Wikipedia.org

　　六腳架設(shè)備的運(yùn)動學(xué)特性也會引起奇異性，或者平臺無法控制且無法通過固定執(zhí)行器的位移來唯一確定其位置的位置。(在極端情況下，奇異點(diǎn)可能會導(dǎo)致整個系統(tǒng)崩潰。)但是，六足機(jī)器人的用戶很少需要處理奇點(diǎn)問題，因?yàn)橹圃焐虒C(jī)器人的工作區(qū)域定義為不包含任何奇點(diǎn)的空間。
 

　　ps:“ Stewart平臺”一詞來自D. Stewart先生，他于1965年向英國機(jī)械工程師學(xué)會提出，將六腳架機(jī)構(gòu)用作飛行模擬器。但是，斯圖爾特先生既不是六足機(jī)構(gòu)的發(fā)明者，也不是第一個將六足機(jī)構(gòu)用于實(shí)際應(yīng)用的人。