Optimal design af hexapod -mekanismeparametre til stort slagtilfælde fleksibel hængsel_hinge viden_talls

Abstrakt:

Udførelsen af ​​et stort slag fleksibelt hængsel hexapod-mekanisme er stærkt afhængig af udførelsen af ​​det fleksible hængsel. Et større slagtilfælde i det fleksible hængsel resulterer i nedre off-aksen stivhed og reducerer derved den samlede statiske stabilitet, stivhed og nøjagtighed af mekanismen. Denne artikel diskuterer den inverse kinematikopløsning af Hexapod -mekanismen, herunder ekspansions- og sammentrækningslængde for hver grenkæde og rotationsvinklen for hvert hængsel. Baseret på dette optimeres parametrene for hexapod-mekanismen med et stort slag fuldt fleksibelt hængsel til at minimere slagtilfældekravene i hvert hængsel, mens de opfylder bevægelseskravene på den bevægelige platform.

Optiske systemer bruges i vid udstrækning inden for forskellige ultra-præcisionstekniske felter, såsom optiske mikroskoper, halvlederproduktion og rumudforskning. For at sikre nøjagtigheden af ​​den optiske sti kræves præcise positioneringssystemer til optiske komponenter. Kravene til placeringsnøjagtighed i sub-spirror-splejsning af store aberør-rumteleskoper, såsom det rum sfæriske optiske teleskop (plet), er ekstremt høje. Traditionelle parallelle robotter med kinematiske par, såsom kugleled og universelle led, bruges til præcis placering af optiske komponenter. Imidlertid kan disse mekanismer forårsage tab af præcision. For at overvinde dette er der udviklet en ny type parallel robot med fleksible hængsler, da kinematiske par er blevet udviklet. Fleksible hængsler giver fordele såsom en simpel struktur, ingen friktion og høj præcision, hvilket muliggør meget præcise og nøjagtige systemer. Imidlertid har traditionelle fuldt fleksible parallelle robotter begrænset arbejdsplads, mest på kubisk mikronniveau. For at opnå et større slagtilfælde bruges ofte to-trins kinematiske mekanismer, hvilket øger systemkompleksiteten og omkostningerne. For at tackle dette har forskere udviklet fleksible parallelle robotter med store slagtilfælde. Denne artikel fokuserer på parameteroptimeringsdesignet af et stort fleksibelt fleksibelt hængsel hexapod-mekanisme til præcis placering af optiske komponenter.

Kinematik invers løsning:

En pseudo-fast kropsmodel af den fleksible hængsel hexapod-mekanisme etableres, og det fleksible hængsel antages at være et sfærisk led med rotationsstivhed. Den inverse kinematikopløsning involverer bestemmelse af ekspansions- og sammentrækningslængden for hver grenkæde og rotationsvinklen for hvert hængsel. Rotationsmatrixen for hver grenkæde beregnes, og rotationsvinklerne for de fleksible hængsler opnås. Med de kendte rotationsmatrixer beregnes den samlede rotationsmatrix for hver grenkæde. Rotationsvinklerne for hvert led i forhold til den oprindelige position kan derefter bestemmes. De fælles bevægelsesmængder eller vinkler kan opnås ved at trække de oprindelige positioner eller holdninger fra de opnåede værdier.

Hexapod -parameteroptimering:

Optimeringsdesignet af HEXAPOD -parametre sigter mod at minimere den maksimale deformation af de fleksible hængsler, mens de opfylder arbejdsområdet. Designparametrene inkluderer radius for cirklerne, der forbinder de faste og bevægelige platforme, højden mellem de faste og bevægelige platforme og vinklerne. Optimeringsprocessen involverer at finde den maksimale rotationsvinkel og bevægelse af de fleksible hængsler for forskellige platformparameterkombinationer. Vægtsum af disse maksimale værdier beregnes, og platformparametrene, der resulterer i det mindste vægt-sum, betragtes som optimale. Designparametrene kan klassificeres i tre kategorier baseret på de vægte, der er tildelt