导师序言

2014年6月9日，习近平总书记在两院院士大会上指出，机器人是“制造业皇冠顶端的明珠”，其研发、制造、应用是衡量一个国家科技创新和高端制造业水平的重要标志。近年来，随着国家战略的持续推进及制造业水平的不断提升，机器人技术在我国实现了飞跃式发展，国产机器人在多个关键领域中的市场占有率持续攀升，应用深度和广度不断拓展。作为其中最具代表性的分支之一，工业机器人已成为现代制造业中保障产品质量、提升生产效率、降低综合成本的关键装备。

在新一轮技术革命和产业变革背景下，工业机器人应用场景正呈现出明显的多样化趋势，尤其是轻工业中存在着大量对小型轻量物品进行高速、洁净处理的任务需求。并联机器人凭借速度快、结构刚度高、动态特性好等优势备受青睐，逐步成为实现上述任务的重要技术路径。其中，能够快速执行拾取和放置操作的并联机构装备也被业界称为“高速并联机器人”，并展现出巨大的应用需求空间和关键技术创新空间。

本书面向电子、食品、医药、日化和新能源等行业对满足大批量、高速无污染生产作业要求的新技术、新装备的迫切需求，围绕高速并联机器人“从无到有”和“从有到优”两方面的关键核心内容，重点研究了具有优势特征的高速并联机器人构型综合、双动平台型高速并联机器人的运动和力传递特性、闭环支链型并联机器人的运动和力交互特性等难点问题，取得以下创新性成果： 

(1) 提出了平台间耦合和支链间耦合策略，建立了基于耦合策略的线几何图谱化高速并联机器人构型综合方法，发明了多款具有优势特征的高速并联机器人原理新构型，为高性能高速并联机器人的研发奠定了构型基础。

(2) 揭示了双动平台型高速并联机器人的运动发生机理，提出等效传递力概念并定义了修正的输出传递指标和中间传递指标，建立了以输入、输出和中间传递指标为核心的运动和力传递特性评价指标体系，实现了双动平台型高速并联机器人的性能分析和尺度优化。

(3) 揭示了闭环支链型并联机器人的支链内力对机器人近端运动传递和远端力承载能力的影响机理，建立了运动和力交互作用特性评价方法和指标体系，解决了闭环支链型高速并联机器人支链内关键结构参数设计和机器人构型优选难题。

上述理论工作指导研发了THSR4、THHR4和THUR2共三类高速并联机器人。测试表明所研发的高速并联机器人分别具备高速高加速、高速高精度和高速高负载品质。目前三类机器人均已实现推广应用，满足了应用企业的生产需求。以上研究成果创新性强，具有显著的科学意义和工程价值，不仅为高性能高速并联机器人创新提供了新方法和新思路，也对并联机器人机构学的基础理论进行了丰富和拓展。

本书作者孟齐志博士，2021年1月博士毕业于清华大学机械工程系，同年获评清华大学优秀博士毕业生、北京市优秀毕业生，其学位论文先后被评为清华大学优秀博士学位论文、北京市优秀博士学位论文，现受邀于清华大学出版社将该论文内容凝练成学术专著，作为导师甚感欣慰。希望本书的出版能为相关领域的科研人员和工程技术人员提供有益参考，也期待作者在未来的学术道路和工程实践中不断求索，锐意进取，继续取得新的成绩。

刘辛军

2025年5月于清华园