Optimales Design von Hexapod -Mechanismusparametern für große Schlaganfall Flexible Hinge_hinge Knowledge_Talls

Abstrakt:

Die Leistung eines flexiblen Hexapod-Mechanismus mit großer Schlaganfällen hängt stark von der Leistung des flexiblen Scharniers ab. Ein größerer Schlaganfall im flexiblen Scharnier führt zu einer geringeren Steifheit außerhalb der Achse, wodurch die allgemeine statische Stabilität, Steifheit und Genauigkeit des Mechanismus verringert wird. In diesem Artikel wird die inverse Kinematiklösung des Hexapod -Mechanismus diskutiert, einschließlich der Expansions- und Kontraktionslänge jeder Zweigkette und des Drehwinkels jedes Scharniers. Basierend darauf sind die Parameter des Hexapod-Mechanismus mit einem voll flexiblen Scharnier mit großem Schlaganfall optimiert, um die Schlaganfallanforderungen jedes Scharniers zu minimieren und gleichzeitig die Anforderungen an den Bewegungsraum der sich bewegenden Plattform zu erfüllen.

Optische Systeme werden in verschiedenen Bereichen Ultra-Präzisionen ausführlich verwendet, wie z. B. optische Mikroskope, Halbleiterproduktion und Raumexploration. Um die Genauigkeit des optischen Pfades zu gewährleisten, sind für optische Komponenten genaue Positionierungssysteme erforderlich. Die Anforderungen an die Positionierungsgenauigkeit für das Spleißen von Sub-Mirror-Spleißen von Weltraumteleskopen mit großer Apertur, wie dem sphäischen optischen Teleskop (Spot), sind extrem hoch. Traditionelle parallele Roboter mit kinematischen Paaren wie Ballgelenke und Universalgelenken werden zur präzisen Positionierung optischer Komponenten verwendet. Diese Mechanismen können jedoch einen Präzisionsverlust verursachen. Um dies zu überwinden, wurde eine neue Art von parallelen Roboter mit flexiblen Scharnieren als kinematische Paare entwickelt. Flexible Scharniere bieten Vorteile wie eine einfache Struktur, keine Reibung und hohe Präzision, wodurch sehr präzise und genaue Systeme ermöglicht werden. Traditionelle, vollständig flexible parallele Roboter haben jedoch einen begrenzten Arbeitsbereich, hauptsächlich in kubischen Mikrometerniveau. Um einen größeren Schlaganfall zu erzielen, werden häufig zweistufige kinematische Mechanismen verwendet, wodurch die Komplexität und die Kosten der System erhöht werden. Um dies anzugehen, haben Forscher flexible parallele Roboter mit großen Schlägen entwickelt. Dieses Papier konzentriert sich auf das Parameteroptimierungsdesign eines flexiblen Hexapod-Mechanismus mit großer Schlaganfällen zur präzisen Positionierung optischer Komponenten.

Kinematik Inverse Lösung:

Ein Pseudo-Rigid-Körpermodell des hexapodischen Mechanismus des flexiblen Scharniers wird hergestellt, und das flexible Scharnier wird als kugelförmiger Gelenk mit Rotationssteifigkeit angenommen. Die inverse Kinematiklösung umfasst die Bestimmung der Expansions- und Kontraktionslänge jeder Zweigkette und des Drehwinkels jedes Scharniers. Die Rotationsmatrix jeder Zweigkette wird berechnet und die Rotationswinkel der flexiblen Scharniere werden erhalten. Bei den bekannten Rotationsmatrizen wird die Gesamtrotationsmatrix jeder Zweigkette berechnet. Die Rotationswinkel jedes Gelenks relativ zur Anfangsposition können dann bestimmt werden. Die gemeinsamen Bewegungsmengen oder Winkel können durch Subtrahieren der Anfangspositionen oder Einstellungen von den erhaltenen Werten erhalten werden.

Hexapod -Parameteroptimierung:

Das Optimierungsdesign von Hexapod -Mechanismusparametern zielt darauf ab, die maximale Verformung der flexiblen Scharniere zu minimieren und gleichzeitig die Arbeitsbereichsanforderungen zu erfüllen. Die Designparameter umfassen den Radius der Kreise, die die festen und beweglichen Plattformen, die Höhe zwischen den festen und beweglichen Plattformen und den Winkeln verbinden. Der Optimierungsprozess beinhaltet die Suche nach dem maximalen Drehwinkel und der Bewegung der flexiblen Scharniere für verschiedene Plattformparameterkombinationen. Der Gewichtssumme dieser maximalen Werte wird berechnet, und die Plattformparameter, die zum kleinsten Gewichtssummen führen, werden als optimal angesehen. Die Entwurfsparameter können in drei Kategorien eingeteilt werden, die auf den dem zugewiesenen Gewichten der zugewiesenen sind