Comparación de rendimiento de plataformas de micro posicionamiento de tres grados para una circular perfecta,

El banco de trabajo de posicionamiento a nivel de micro-nano juega un papel crucial en el mecanizado de precisión, la medición de precisión, la ingeniería de microelectrónicas, la bioingeniería, la nanociencia y los campos de tecnología. Con su creciente importancia y sus aplicaciones de gran alcance, los requisitos para el Banco de Trabajo en términos de precisión, estabilidad, rigidez y respuesta se han vuelto más exigentes. Los mecanismos compatibles, que usan bisagras flexibles en lugar de pares cinemáticos tradicionales, se han convertido en un nuevo tipo de estructura de transmisión para las plataformas de microposicionamiento. Estos mecanismos proporcionan ventajas, como ninguna fricción mecánica o brecha, alta sensibilidad al movimiento y simplicidad de procesamiento. La elección de las bisagras flexibles es fundamental para el rendimiento de los mecanismos paralelos conformes.

Resumen (original):

El resumen del artículo original analiza la comparación y el análisis de las características estáticas y dinámicas de una plataforma de tres grados de libertad utilizando diferentes formas de bisagra flexibles, incluidas las bisagras perfectas de círculo, elipse, ángulo recto y triangular. Destaca las diferencias en la flexibilidad, el rendimiento del movimiento, la sensibilidad al desplazamiento y la frecuencia natural entre las plataformas. Se encuentra que la plataforma de bisagra circular exhibe un mejor rendimiento general en comparación con otras formas de bisagra.

Resumen (expandido):

En este artículo ampliado, nuestro objetivo es discutir más a fondo la influencia de la forma de bisagra flexible en el rendimiento de las plataformas de micro posicionamiento. Proporcionaremos un análisis detallado de las características estáticas y dinámicas de los mecanismos paralelos compatibles que utilizan diferentes formas de bisagra flexibles. El enfoque se centrará en el círculo perfecto, las plataformas de bisagra de elipse, ángulo recto y triangular, comparando su flexibilidad, rendimiento del movimiento, sensibilidad de desplazamiento y frecuencia natural.

El mecanismo compatible, con sus bisagras flexibles, ofrece una alternativa prometedora a los pares cinemáticos tradicionales. Elimina la fricción mecánica y las brechas, al tiempo que proporciona un alto nivel de sensibilidad al movimiento y simplicidad de procesamiento. La estructura paralela de los mecanismos compatibles también mejora su operación de precisión y capacidades de posicionamiento, lo que las hace adecuadas para diversas aplicaciones que requieren una alta resolución de movimiento, respuesta rápida y diseños compactos.

Para analizar la influencia de diferentes formas de bisagra flexibles en el rendimiento de las plataformas de micro posicionamiento, diseñamos y comparamos cuatro mecanismos paralelos compatibles con 3-RRR diferentes. Estos mecanismos están equipados con bisagras flexibles de varias formas, incluyendo círculo perfecto, elipse, ángulo recto y triangular.

Utilizando el software de análisis de elementos finitos ANSYS, evaluamos las características estáticas y dinámicas de las plataformas. El análisis de la flexibilidad, basado en la comparación de las matrices de cumplimiento, reveló diferencias significativas entre las plataformas de bisagra. La plataforma de bisagra de ángulo derecho demostró la mayor flexibilidad, mientras que la plataforma de bisagra triangular exhibió la flexibilidad más baja. El círculo perfecto y las plataformas de bisagra de elipse mostraron una flexibilidad similar.

También investigamos el rendimiento cinemático de las plataformas analizando las matrices jacobianas. Si bien las cuatro plataformas lograron el movimiento deseado, su rendimiento en diferentes direcciones varió considerablemente. Esto indica que la forma de bisagra flexible tiene un impacto significativo en el rendimiento del movimiento de los mecanismos paralelos compatibles. En particular, la plataforma de bisagra de ángulo derecho mostró un ángulo de rotación más pequeño en comparación con las otras plataformas.

Además, realizamos un análisis de sensibilidad para estudiar la influencia del desplazamiento de la entrada en el desplazamiento de la salida. El análisis reveló diferencias en la sensibilidad de desplazamiento entre las plataformas de bisagra en todas las direcciones. La plataforma de bisagra circular exhibió una mayor sensibilidad en todas las direcciones, lo que indica un mejor rendimiento general.

Finalmente, comparamos las frecuencias naturales de las cuatro plataformas. Se descubrió que la plataforma de bisagra de ángulo recto tenía la frecuencia natural más pequeña, mientras que la plataforma de bisagra triangular tenía la más grande. El círculo perfecto y las plataformas de bisagra de elipse mostraron frecuencias naturales similares.

En resumen, nuestro análisis destaca la influencia significativa de la forma de bisagra flexible en el rendimiento de las plataformas de micro posicionamiento. La elección de la forma de bisagra afecta la flexibilidad, el rendimiento del movimiento, la sensibilidad al desplazamiento y la frecuencia natural de los mecanismos paralelos cumplidos. Según nuestros hallazgos, la plataforma de bisagra circular exhibió un rendimiento general superior en comparación con otras formas de bisagra.

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