串行腕关节与并行腕关节优缺点对比分析

串行和并行手腕机构之间存在着大量的差异。当在具有相同数量自由度的设备之间进行比较时，串行机构往往比并行机构更长，尽管使用腱驱动和伞齿轮差速器可能会缓解这一问题，因为执行机构的位置有一定的自由度。如果不使用差动联轴器，则只有一个执行器负责输出自由度。

对于串行机构，运动范围和扭矩规格通常简单地由执行机构的选择和基本形状几何决定，而不依赖于配置。此外，使用更少的组件可能会带来更强的健壮性，尽管负载必须通过整个手腕机制传递。并联机构往往有更多的结构和几何设计参数会影响ROM和生产转矩。然而，这种额外的复杂性在设计过程中允许更大的自由度。在大多数平行腕关节机构中，沿任意自由度运动需要多个电机的串联驱动。这种耦合允许多个驱动器贡献一个单一的运动，然而在某些配置中，致动器实际上可能工作在相反的另一个，不能在一个特定的方向驱动。在串行腕关节中也存在奇异构型，奇点是可预测的，并且机制很容易为奇点设计在期望的工作空间之外。

并行机制中的各种架构为腕部在子领域的发展留下了很大的空间，特别是与串行机制相比。在串行手腕机构中，只有少数类型的架构是可能的，尽管在大小、可靠性和功率密度方面的驱动系统仍有改进。尽管许多并行机制(特别是球形机制)的架构已经在地图集中被详尽地描述和索引，但物理实现仍然很少。部分原因可能是很难创建一个成功的并行机制的物理实现，微小的制造误差会导致过度约束和内力的大幅增加。由于正运动学求解困难，控制机构的软件和方法也会出现困难，对于一些冗余驱动的并联机构，内力的缓解需要额外的传感器和复杂的控制方法。