Optimal design af hexapod -mekanismeparametre til stort slagtilfælde fleksibel hængsel_hinge viden_talls1

Abstrakt:

Udførelsen af ​​en fleksibel hængselsmekanisme i stor takt er stærkt afhængig af ydelsen af ​​det fleksible hængsel. Efterhånden som slagtilfælde øges, falder stivheden uden for aksen, hvilket fører til nedsat statisk stabilitet og nøjagtighed. Denne artikel diskuterer løsningen for den inverse kinematik af hexapod -mekanismen, herunder ekspansion og sammentrækningslængde for hver gren og rotationsvinklen for hvert hængsel. Derudover undersøger den optimering af parametre for det store slag fleksible hængsel hexapod-mekanisme. Målet er at minimere kravene til slagtilfælde for hvert hængsel, mens de stadig opfylder bevægelseskravene på den bevægelige platform.

Optiske systemer er vidt brugt inden for præcisionstekniske felter såsom mikroskopi, halvlederproduktion og rumudforskning. Præcis placering af optiske komponenter er afgørende for at opretholde optisk nøjagtighed. Hexapod -mekanismen tilbyder præcis positionering for traditionelle optiske komponenter ved hjælp af fleksible hængsler som kinematiske par. Disse hængsler har en simpel struktur, ingen friktion og høj præcision. Imidlertid har traditionelle fuldt fleksible parallelle robotter begrænsede arbejdspladser, normalt i det kubiske mikronområde. For at opnå større slagtilfælde kan der anvendes en to-trins kinematisk mekanisme. Denne tilgang øger systemkompleksiteten og omkostningerne. Dette papir fokuserer på at optimere parameterdesignet af et stort sloke fleksibelt hængsel hexapod-mekanisme med en bestemt anvendelse på den nøjagtige placering af optiske komponenter.

1. Kinematik invers løsning:

Papiret etablerer en pseudo-fast kropsmodel af den fleksible hængsel hexapod-mekanisme. Det fleksible hængsel mellem stiveren og bevægelig platform antages at være et sfærisk led med rotationsstivhed, mens det fleksible hængsel mellem stiveren og den faste platform antages at være et universelt hængsel. Kinematikens inverse opløsning involverer bestemmelse af rotationsvinklen på det fleksible hængsel. Dette gøres ved at beregne rotationsmatrixen for hvert led og løse for ledrotationsvinklerne. Resultatet er et sæt omvendte opløsninger for de fem samlinger i hver grenkæde.

2. Hexapod -parameteroptimering:

Papiret foreslår et parameteroptimeringsdesign til Hexapod -mekanismen. Målet er at minimere den maksimale deformation af alle fleksible hængsler, mens man opfylder arbejdsområdet. Designparametre inkluderer radius for de cirkler, hvor de fleksible hængsler er forbundet, vinklen mellem linjer, der forbinder visse punkter, og højden mellem de faste og bevægelige platforme. Optimeringen udføres ved at finde den mindste vægtede sum af den maksimale vinkel og bevægelse af de fleksible hængsler under forskellige parameterkombinationer. Resultaterne viser, at designparametrene kan klassificeres i tre kategorier: rotationsorienteret, lineær styret og omfattende optimering.

Afslutningsvis præsenterer dette papir et optimalt design til parameteroptimering af et stort slag fleksibelt hængsel Hexapod-mekanisme. Den inverse kinematikopløsning analyseres, og parametrene for Hexapod -mekanismen optimeres for at minimere deformationen af ​​det fleksible hængsel, mens de opfylder arbejdsområdet krav. Resultaterne viser vigtigheden af ​​at overveje både rotation og ekspansion i designet og fremhæve behovet for omfattende optimering. Resultaterne giver værdifulde indsigt til design og optimering af hexapodmekanismer i applikationer, der kræver store slagbevægelser.