Сравнение на производителността на микропропозиционни платформи за три градуса на свобода за перфектен кръг,

Работната маса за позициониране на микронано ниво играе решаваща роля за прецизна обработка, прецизно измерване, микроелектронично инженерство, биоинженеринг, нанонаука и технологични полета. С нарастващото си значение и широкообхватните приложения изискванията за работната маса по отношение на точността, стабилността, сковаността и реакцията станаха по-взискателни. Съвместимите механизми, които използват гъвкави панти вместо традиционните кинематични двойки, се очертават като нов тип предавателна структура за микропозициониращи платформи. Тези механизми осигуряват предимства като никакви механично триене или пропаст, висока чувствителност към движение и простота на обработката. Изборът на гъвкави панти е от решаващо значение за работата на съвместимите паралелни механизми.

Резюме (Оригинал):

Резюмето на оригиналната статия обсъжда сравнението и анализа на статичните и динамични характеристики на платформа с три градуса на свобода, използвайки различни гъвкави шарнирни форми, включително перфектен кръг, елипса, десен ъгъл и триъгълни панти. Той подчертава разликите в гъвкавостта, производителността на движението, чувствителността към изместване и естествената честота сред платформите. Установено е, че платформата за кръгови шарнири показва по -добра обща производителност в сравнение с други шарнирни форми.

Резюме (разширено):

В тази разширена статия се стремим допълнително да обсъдим влиянието на гъвкавата форма на панта върху работата на платформите за микропозициониране. Ще предоставим подробен анализ на статичните и динамични характеристики на съвместимите паралелни механизми, използващи различни гъвкави форми на шарнири. Фокусът ще бъде върху перфектните платформи за кръг, елипса, десен ъгъл и триъгълни шарнирни платформи, сравнявайки тяхната гъвкавост, производителност на движение, чувствителност към изместване и естествена честота.

Съвместимият механизъм със своите гъвкави панти предлага обещаваща алтернатива на традиционните кинематични двойки. Той елиминира механичното триене и пропуските, като същевременно осигурява високо ниво на чувствителност към движение и простота на обработката. Паралелната структура на съвместимите механизми също повишава техните възможности за работа и позициониране, което ги прави подходящи за различни приложения, които изискват висока разделителна способност на движението, бърза реакция и компактни дизайни.

За да анализираме влиянието на различни гъвкави шарнирни форми върху работата на платформите за микропозициониране, ние проектирахме и сравнихме четири различни паралелни механизми, съвместими с 3-RRR. Тези механизми са оборудвани с гъвкави панти от различни форми, включително перфектен кръг, елипса, десен ъгъл и триъгълна.

Използвайки софтуер за анализ на крайни елементи ANSYS, ние оценихме статичните и динамични характеристики на платформите. Анализът на гъвкавостта въз основа на сравнението на матриците за съответствие показа значителни разлики между пантата на платформите. Платформата с десен ъгъл на шарнира демонстрира най-висока гъвкавост, докато триъгълната платформа за шарнири показва най-ниската гъвкавост. Перфектните платформи за шарнир на Circle и Ellipse показват подобна гъвкавост.

Също така изследвахме кинематичните характеристики на платформите, като анализирахме якобийските матрици. Докато и четирите платформи постигнаха желаното движение, тяхното изпълнение в различни посоки варира значително. Това показва, че гъвкавата шарнирна форма има значително влияние върху работата на движението на съвместимите паралелни механизми. По-специално, платформата за десен ъгъл на шарнира показа по-малък ъгъл на въртене в сравнение с другите платформи.

Освен това проведохме анализ на чувствителността, за да проучим влиянието на изместването на входа върху изместването на изхода. Анализът разкри разлики в чувствителността към изместване сред шарнирните платформи във всички посоки. Циркулярната шарнирна платформа показва по -висока чувствителност във всички посоки, което показва по -добра обща производителност.

Накрая сравнихме естествените честоти на четирите платформи. Установено е, че платформата за десен ъгъл на шарнира има най-малката естествена честота, докато триъгълната платформа за шарнири е била най-голяма. Перфектните платформи за шарнирни кръгове и елипса показват сходни естествени честоти.

В обобщение, нашият анализ подчертава значителното влияние на гъвкавата форма на шарнира върху работата на платформите за микропозициониране. Изборът на шарнирната форма влияе върху гъвкавостта, производителността на движението, чувствителността към изместване и естествената честота на съвместимите паралелни механизми. Въз основа на нашите открития, платформата за кръгови шарнири показва превъзходна обща ефективност в сравнение с други шарнирни форми.

ЛИТЕРАТУРА:

- Yue Yi, Gao Feng, Zhao Xian-Chao. "Връзка между входната сила, полезния товар, твърдостта и изместването на 3-DOF перпендикулярен паралелен микроманипулатор." Journal of Mechanism and Machine Theory, 2010, 45 (4): 756-771.

-Teo Tat Joo, Chen I-Ming, Yang Gui-Lin. „Общ модел на приближение за анализ на големи онлайн отклонения на фугите на гъвкавост на базата на лъчи.“ Precision Engineering, 2010, 34 (4): 607-618.

- Tian Y., Shirinzadeh B., Zhang D. "Проектиране и оптимизиране на вентилатора XYZ паралелен микроманипулатор с панти на гъвкавост." Journal of Intelligent & Роботични системи, 2009, 55 (4): 377-402.

- Ki Woon Chae, Wook-Bae Kim, Young Hun Jeong. "Прозрачен нанопозиционер на полимерна гъвкавост, задействан от пиезоелектричен задвижващ механизъм." Journal of Nanotechnology, 2011, 22 (25): 250-256.

- Tian Y., Shirinzadeh B., Zhang D. "Механизъм на базата на гъвкавост с пет бара за микро/наноманипулация." Сензори и задействащи механизми A, 2009, 153 (1): 96-104.

-Zhang Xian-Min, Wang Hua, Hu Cun-Yin. "Анализ на еластичната динамична и входна настройка на пиезоелектрична керамика задейства 3-DOF, съвместим с прецизно микропозициониране етап." Journal of Vibration Engineering, 2007, 20 (1): 9-14.

- Ху Джунфен, Джан Ксианмин. „Характеристики на движението и дизайн на оптимизация на платформата за прецизно позициониране с три градуса на свобода.“ Оптично прецизно инженерство, 2012, 20 (12): 2686-2695.

- Lu ting, Cheng Weiming, Sun Linzhi. „Анализ и сравнение на стандартите за точност на позициониране на прецизно позициониране на работната маса.“ Механичен дизайн и производство, 2007 (4): 141-143.