Optimální návrh parametrů mechanismu hexapodu pro flexibilní úder Hinge_hing znals_talls

Abstraktní:

Výkon flexibilního mechanismu hexapodu s velkým tahem se silně spoléhá na výkon flexibilního závěsu. Větší mrtvice v flexibilním závěsu vede k nižší tuhosti mimo osu, čímž se sníží celková statická stabilita, tuhost a přesnost mechanismu. Tento článek pojednává o inverzní kinematickém roztoku mechanismu hexapodu, včetně délky expanze a kontrakce každého větveného řetězce a úhlu rotace každého závěsu. Na základě toho jsou parametry hexapodového mechanismu s plně flexibilním závěsem optimalizovány tak, aby minimalizovaly požadavky na mrtvici každého závěsu při splnění požadavků na pohyb pohyblivé platformy.

Optické systémy se značně používají v různých ultra-přesných inženýrských polích, jako jsou optické mikroskopy, výroba polovodičů a průzkum prostoru. Aby se zajistila přesnost optické cesty, jsou pro optické komponenty vyžadovány přesné polohovací systémy. Požadavky na přesnost polohování podržící sestřih velkých aperturních kosmických dalekohledů, jako je kosmický sférický optický dalekohled (SPOT), jsou extrémně vysoké. Tradiční paralelní roboty s kinematickými páry, jako jsou kulové klouby a univerzální klouby, se používají pro přesné umístění optických komponent. Tyto mechanismy však mohou způsobit ztrátu přesnosti. Abychom to překonali, byl vyvinut nový typ paralelního robota s flexibilními závěsy jako kinematické páry. Flexibilní závěsy nabízejí výhody, jako je jednoduchá struktura, žádné tření a vysoká přesnost, což umožňuje vysoce přesné a přesné systémy. Tradiční plně flexibilní paralelní roboty však mají omezený pracovní prostor, většinou na úrovni krychlových mikronů. K dosažení větší mrtvice se často používají dvoustupňové kinematické mechanismy, což zvyšuje složitost a náklady na systém. Abychom to vyřešili, vědci vyvinuli flexibilní paralelní roboty s velkými údery. Tento článek se zaměřuje na návrh optimalizace parametrů flexibilního mechanismu hexapodu s velkým tahem pro přesné umístění optických komponent.

Kinematické inverzní řešení:

Je stanoven model pseudo-rigidního těla flexibilního mechanismu hexapodu k závěsu a flexibilní závěs se považuje za sférický kloub s rotační tuhostí. Roztok inverzní kinematiky zahrnuje stanovení délky expanze a kontrakce každého větve řetězce a úhel rotace každého závěsu. Vypočítává se rotační matice každého větveného řetězce a získávají se rotační úhly flexibilních závěsů. Se známými rotačními maticemi se počítá celková rotační matice každého řetězce větve. Poté mohou být stanoveny úhly rotace každého kloubu vzhledem k počáteční poloze. Částky nebo úhly pohybu kloubu lze získat odečtením počátečních pozic nebo postojů z získaných hodnot.

Optimalizace parametrů hexapodu:

Cílem návrhu optimalizace parametrů mechanismu HexAPOD je minimalizovat maximální deformaci flexibilních závěsů při splnění požadavků na pracovní prostor. Konstrukční parametry zahrnují poloměr kruhů spojujících pevné a pohyblivé platformy, výšku mezi pevnými a pohyblivými platformami a úhly. Proces optimalizace zahrnuje nalezení maximálního úhlu rotace a pohybu flexibilních závěsů pro různé kombinace parametrů platformy. Vypočítá se hmotnostní součty těchto maximálních hodnot a parametry platformy, které mají za následek nejmenší souhrn hmotnosti, jsou považovány za optimální. Parametry návrhu lze klasifikovat do tří kategorií na základě hmotností přiřazených k