Diseño óptimo de los parámetros del mecanismo del hexápodo para la bisagra flexible de trazo

Abstracto:

El rendimiento de un mecanismo de hexápodos de bisagra flexible de gran accidente cerebrovascular se basa en gran medida en el rendimiento de la bisagra flexible. Una carrera más grande en la bisagra flexible da como resultado una menor rigidez fuera del eje, reduciendo así la estabilidad estática general, la rigidez y la precisión del mecanismo. Este documento analiza la solución cinemática inversa del mecanismo del Hexápodo, incluida la longitud de expansión y contracción de cada cadena de rama y el ángulo de rotación de cada bisagra. Según esto, los parámetros del mecanismo del Hexápodo con una bisagra totalmente flexible de accidente cerebrovascular se optimizan para minimizar los requisitos de accidente cerebrovascular de cada bisagra mientras cumple con los requisitos de espacio de movimiento de la plataforma móvil.

Los sistemas ópticos se utilizan ampliamente en varios campos de ingeniería de ultra precisión, como microscopios ópticos, producción de semiconductores y exploración espacial. Para garantizar la precisión de la ruta óptica, se requieren sistemas de posicionamiento precisos para los componentes ópticos. Los requisitos de precisión de posicionamiento del empalme de sub-espesor de los telescopios espaciales de gran apertura, como el telescopio óptico esférico (SPOT) del espacio, son extremadamente altos. Los robots paralelos tradicionales con pares cinemáticos, como las articulaciones de la pelota y las articulaciones universales, se utilizan para el posicionamiento preciso de los componentes ópticos. Sin embargo, estos mecanismos pueden causar pérdida de precisión. Para superar esto, se ha desarrollado un nuevo tipo de robot paralelo con bisagras flexibles como pares cinemáticos. Las bisagras flexibles ofrecen ventajas como una estructura simple, sin fricción y alta precisión, lo que permite sistemas altamente precisos y precisos. Sin embargo, los robots paralelos totalmente flexibles tradicionales tienen un espacio de trabajo limitado, principalmente en nivel de micras cúbicos. Para lograr un accidente cerebrovascular más grande, a menudo se usan mecanismos cinemáticos de dos etapas, lo que aumenta la complejidad y el costo del sistema. Para abordar esto, los investigadores han desarrollado robots paralelos flexibles con grandes accidentes cerebrovasculares. Este documento se centra en el diseño de optimización de parámetros de un mecanismo de hexápodos de bisagra flexible de gran accidente cerebrovascular para el posicionamiento preciso de los componentes ópticos.

Solución inversa cinemática:

Se establece un modelo de cuerpo pseudo-rígido del mecanismo de hexápodos de bisagra flexible, y se supone que la bisagra flexible es una articulación esférica con rigidez rotacional. La solución cinemática inversa implica determinar la longitud de expansión y contracción de cada cadena de rama y el ángulo de rotación de cada bisagra. Se calcula la matriz de rotación de cada cadena de rama, y ​​se obtienen los ángulos de rotación de las bisagras flexibles. Con las matrices de rotación conocidas, se calcula la matriz de rotación general de cada cadena de rama. Los ángulos de rotación de cada junta en relación con la posición inicial se pueden determinar. Las cantidades o ángulos de movimiento articular se pueden obtener restando las posiciones o actitudes iniciales de los valores obtenidos.

Optimización de parámetros del hexapodo:

El diseño de optimización de los parámetros del mecanismo del Hexápodo tiene como objetivo minimizar la máxima deformación de las bisagras flexibles al cumplir con los requisitos del espacio de trabajo. Los parámetros de diseño incluyen el radio de los círculos que conectan las plataformas fijas y móviles, la altura entre las plataformas fijas y móviles, y los ángulos. El proceso de optimización implica encontrar el ángulo de rotación máximo y el movimiento de las bisagras flexibles para diferentes combinaciones de parámetros de plataforma. Se calcula la suma de peso de estos valores máximos, y los parámetros de la plataforma que dan como resultado la suma de peso más pequeña se consideran óptimos. Los parámetros de diseño se pueden clasificar en tres categorías basadas en los pesos asignados al