Optimální návrh parametrů mechanismu hexapodu pro flexibilní úder Hinge_hing znals_talls1

Abstraktní:

Výkon flexibilního mechanismu hexapodu s velkým tahem se silně spoléhá na výkon flexibilního závěsu. Jak se zdvih zvyšuje, tuhost mimo osu snižuje, což vede ke snížení statické stability a přesnosti. Tento článek pojednává o řešení inverzní kinematiky mechanismu hexapodu, včetně délky expanze a kontrakce každé větve a úhlu rotace každého závěsu. Kromě toho zkoumá optimalizaci parametrů pro mechanismus hexapodu flexibilního závěsu. Cílem je minimalizovat požadavky na mrtvici pro každý závěs a zároveň splňovat požadavky na pohybové prostory pohyblivé platformy.

Optické systémy se široce používají v přesných inženýrských polích, jako je mikroskopie, výroba polovodičů a průzkum prostoru. Přesné umístění optických komponent je zásadní pro udržení optické přesnosti. Mechanismus hexapodu nabízí přesné polohování pro tradiční optické komponenty s použitím flexibilních závěsů jako kinematických párů. Tyto panty mají jednoduchou strukturu, žádné tření a vysokou přesnost. Tradiční plně flexibilní paralelní roboty však mají omezené pracovní prostory, obvykle v kubickém mikronovém rozsahu. K dosažení větších tahů lze použít dvoustupňový kinematický mechanismus. Tento přístup zvyšuje složitost a náklady na systém. Tento článek se zaměřuje na optimalizaci návrhu parametru flexibilního mechanismu hexapodu s velkým tahem, se specifickou aplikací na přesné umístění optických komponent.

1. Kinematické inverzní řešení:

Papír vytváří pseudo-rigidní model těla flexibilního hexapodového mechanismu závěsu. Flexibilní závěs mezi vzpěrou a pohyblivou platformou se předpokládá, že je sférický kloub s rotační tuhostí, zatímco flexibilní závěs mezi vzpěrou a pevnou platformou se předpokládá jako univerzální závěs. Inverzní roztok kinematiky zahrnuje stanovení úhlu rotace flexibilního závěsu. To se provádí výpočtem rotační matrice každého kloubu a řešením pro úhly otáčení kloubů. Výsledkem je sada inverzních řešení pro pět kloubů každého řetězce větve.

2. Optimalizace parametrů hexapodu:

Článek navrhuje návrh optimalizace parametrů pro mechanismus HexaPod. Cílem je minimalizovat maximální deformaci všech flexibilních závěsů při splnění požadavků na pracovní prostor. Konstrukční parametry zahrnují poloměr kruhů, kde jsou připojeny flexibilní závěsy, úhel mezi řádky spojujícími určité body a výšku mezi pevnými a pohyblivými platformami. Optimalizace se provádí nalezením minimálního váženého součtu maximálního úhlu a pohybu flexibilních závěsů při různých kombinacích parametrů. Výsledky ukazují, že návrhové parametry lze klasifikovat do tří kategorií: rotace orientovaná, lineárně vedená a komplexní optimalizace.

Závěrem lze říci, že tento dokument představuje optimální návrh pro optimalizaci parametrů flexibilního mechanismu hexapodu s velkým zdvihem. Inverzní kinematické řešení je analyzováno a parametry mechanismu hexapodu jsou optimalizovány tak, aby minimalizovaly deformaci flexibilního závěsu při splnění požadavků na pracovní prostor. Výsledky ukazují, že je důležité zvážit rotaci i expanzi v návrhu a zdůraznit potřebu komplexní optimalizace. Zjištění poskytují cenné poznatky pro návrh a optimalizaci mechanismů Hexapodu v aplikacích vyžadujících pohyby s velkým zdvihem.