作品名称：Diamond高速并联机械手
功能、作用介绍：
实验设备是高等学校从事教学、科研及科技开发的重要条件 和基本手段，在培养学生创新能力等方面发挥着重要作用。
由天津大学发明的Diamond高速并联机械手由一个轻小的动平台、一个门式结构的基座和两组平行四边形支链组成。动平台可相对于基座在包含基座和动平台的平面内运动。基座上安装有两个可转动的驱动装置，每个驱动装置分别通过一组连杆机构与动平台连接。每组连杆机构由一个主动杆和一个从动杆组成，主动杆的一端与驱动装置固接，并随驱动装置旋转，从动杆的一端与动平台铰接，主动杆与从动杆的另一端通过转动副相连接在一起。每一组连杆机构还包括定位部分，用以在运动保持动平台相对于基座的方向不变。定位部分包括位于主动杆与从动杆铰接处的曲柄、铰接于基座和曲柄之间的连杆、铰接于曲柄和动平台之间的连杆。
上述机构使得当两个驱动装置同向或反向旋转时，实现动平台在不同范围内的二维移动，同时保持动平台姿态不变。
两个空间分布的从动杆分别由公用铰链与曲柄和动平台连接，使用两个从动杆有利于提高机构的整体刚度两从动杆间可布有支撑，在两个从动杆之间可以包含一个或多个支撑件。所说的支撑件可以垂直于从动杆或交叉固接于两个从动杆之间，最好同时包含垂直和交叉的支撑件。
此外，可将基座安装在一个单自由度运动装置来实现，其在与动平台运动平面正交的方向运动，该运动装置可通过一个线性传动机构实现。曲柄与基座之间的定位连杆的两端可以用球副连接，如球铰链。球副连接也可用于曲柄与动平台之间的定位连杆两端。每个从动杆与动平台之间也可以采用球铰链连接。
在两个与基座驱动装置相连的主动杆驱动下，动平台可实现2维平动。由于驱动电机被固定在机架上，从动臂被制成轻杆，因而可使动平台获得很高的速度和加速度。
该机构还可与一个单自由度进给机构串接形成3自由度混联机械手，用来多次准确的重复一些如从某位置抓取一物体，移到另一个位置后将其释放这类简单操作，抓取装置通常安装在一个动平台上。特别适合于要求动平台能在一个运动平面中以较高的速度做二自由度移动而不改变平台的姿态，而在与之正交方向需要长距步进或缓进的场合，可以满足医药、轻工、电子、食品、包装等行业中对轻小物料高速、中短距搬运或操作的需求。
以Diamond高速并联机械手为载体，围绕天津大学国家工科机械基础教学基地、国家精品课程、国家级实验教学示范中心建设，整合设计、制造、测控三大系列课程的教学内容，创新基础课程及专业课程实验教学方法，采取的主要措施包括：
一是按机电产品技术创新和研发流程，实现了通过载体案例将设计、制造、测控系列课程中的关联知识点有机衔接，强化工程实践教育。基础课程和专业课程的认知实践、课程设计等三个环节进行教学改革。在认知实践环节：通过现场观摩(高速抓放操作演示)与集中讲解(PPT/录像)，使学生了解机器人机构学领域的国内外研究现状，初步掌握并联机器人的结构组成、工作原理及其典型工程应用领域。在课程设计环节中，详细介绍了并联机器人的分析与设计方法(包括逆运动学分析、工作空间分析、刚体动力学分析、伺服电机参数预估及末端轨迹规划等)。结合类并联机器人的运动学与刚体动力学分析，编印了相应的课程设计任务书(包括布局形式不同的3种外移动副驱动方案与工作空间不同的2种外转动副驱动方案)，要求学生根据给定的原始数据(机构工作空间、运动学/动力学参数)，建立相应的数学模型、编写计算机程序、绘制运动线图、撰写课程设计说明书，并总结个人的心得体会。
二是与前述实践教学改革相呼应，调整了单纯服务于某一课程或独立于各门课程的实验项目，代之以可支撑相关系列课程技能点的开放式、研究型、综合性实验项目。按照以学生为主体，教师为主导，以能力培养为核心的实验教学观念，结合国家级实验教学示范中心建设，在机械工程一级学科的平台上，按照资源共享、循序渐进、不断深化的教学规律，研发了多项可以支撑相关系列课程知识点关联的研究型综合性实验项目。
该机构现已获得国家发明专利和国外专利各1 项。该高速并联机械手曾出口英国Warwick大学，创我国机器人整机出口首例。多台样机分别出售西安交通大学、浙江工业大学等院校，用于实验教学。
作品名称：Diamond高速并联机械手
完成单位：天津大学机械工程学院
