Disseny òptim dels paràmetres del mecanisme hexapod per a un gran coneixement flexible de la picada

Abstracte:

El rendiment d’un mecanisme hexapòdic de la frontissa flexible de gran temps es basa molt en el rendiment de la frontissa flexible. Un ictus més gran a la frontissa flexible produeix una menor rigidesa fora de l’eix, reduint així l’estabilitat, la rigidesa i la precisió general del mecanisme. Aquest treball tracta la solució cinemàtica inversa del mecanisme hexapod, inclosa la longitud de l’expansió i la contracció de cada cadena de branques i l’angle de rotació de cada frontissa. A partir d’això, els paràmetres del mecanisme hexapod amb una frontissa de gran temps totalment flexible s’optimitzen per minimitzar els requisits d’ictus de cada frontissa mentre compleixen els requisits d’espai de moviment de la plataforma en moviment.

Els sistemes òptics s’utilitzen àmpliament en diversos camps d’enginyeria d’ultracisió com ara microscopis òptics, producció de semiconductors i exploració espacial. Per tal d’assegurar la precisió de la ruta òptica, es requereixen sistemes de posicionament precisos per a components òptics. Els requisits de precisió de posicionament del splicing sub-miRror de telescopis espacials d’obertura gran, com el telescopi òptic esfèric espacial (SPOT), són extremadament elevats. Els robots paral·lels tradicionals amb parells cinemàtics, com les juntes de boles i les articulacions universals, s’utilitzen per a un posicionament precís de components òptics. Tot i això, aquests mecanismes poden causar pèrdua de precisió. Per superar -ho, s’ha desenvolupat un nou tipus de robot paral·lel amb frontisses flexibles com a parelles cinemàtiques. Les frontisses flexibles ofereixen avantatges com una estructura senzilla, cap fricció i una alta precisió, que permeten sistemes altament precisos i precisos. Tot i això, els robots paral·lels tradicionals completament flexibles tenen un espai de treball limitat, principalment en nivell de micres cúbics. Per aconseguir un ictus més gran, sovint s’utilitzen mecanismes cinemàtics en dues etapes, cosa que augmenta la complexitat i el cost del sistema. Per solucionar -ho, els investigadors han desenvolupat robots paral·lels flexibles amb cops grans. Aquest treball se centra en el disseny d’optimització de paràmetres d’un mecanisme hexapòdic de la frontissa flexible de gran temps per a un posicionament precís de components òptics.

Solució inversa cinemàtica:

S’estableix un model de cos pseudo-rígid del mecanisme hexapòdic de la frontissa flexible i s’assumeix que la frontissa flexible és una articulació esfèrica amb rigidesa rotativa. La solució de cinemàtica inversa consisteix en determinar l'expansió i la longitud de contracció de cada cadena de branques i l'angle de rotació de cada frontissa. Es calcula la matriu de rotació de cada cadena de branques i s’obtenen els angles de rotació de les frontisses flexibles. Amb les matrius de rotació conegudes, es calcula la matriu de rotació general de cada cadena de branques. A continuació, es poden determinar els angles de rotació de cada articulació respecte a la posició inicial. Les quantitats o angles de moviment conjunts es poden obtenir restant les posicions o actituds inicials dels valors obtinguts.

Optimització de paràmetres de hexapod:

El disseny d’optimització dels paràmetres del mecanisme d’hexapod té com a objectiu minimitzar la màxima deformació de les frontisses flexibles mentre compleix els requisits de l’espai de treball. Els paràmetres de disseny inclouen el radi dels cercles que connecten les plataformes fixes i mòbils, l’alçada entre les plataformes fixes i mòbils i els angles. El procés d’optimització consisteix en trobar l’angle màxim de rotació i el moviment de les frontisses flexibles per a diferents combinacions de paràmetres de plataforma. Es calcula la suma de pes d’aquests valors màxims i es consideren òptims els paràmetres de la plataforma que donen lloc a la suma de pes més petita. Els paràmetres de disseny es poden classificar en tres categories en funció dels pesos assignats al