Kolme astme freedomi mikropositsiooniplatvormide jõudluse võrdlus täiusliku ümmarguse jaoks,

Mikro-nanotasandil positsioneerimispink mängib üliolulist rolli täpse töötlemise, täpsuse mõõtmise, mikroelektroonika inseneri, biotehnoloogia, nanoteaduste ja tehnoloogiavaldkondade alal. Oma kasvava tähtsuse ja laiaulatuslike rakendustega on tööpinki nõuded täpsuse, stabiilsuse, jäikuse ja reageerimise osas muutunud nõudlikumaks. Nõuetele vastavad mehhanismid, mis kasutavad traditsiooniliste kinemaatiliste paaride asemel paindlikke hingekesi, on muutunud uut tüüpi ülekandestruktuurina mikropositsiooni platvormide jaoks. Need mehhanismid pakuvad selliseid eeliseid nagu mehaaniline hõõrdumine ega tühimik, kõrge liikumistundlikkus ja töötlemise lihtsus. Paindlike hingede valik on nõuetele vastavate paralleelsete mehhanismide toimimiseks kriitilise tähtsusega.

Kokkuvõte (originaal):

Algse artikli abstraktselt käsitletakse kolme astme freedomi platvormi staatiliste ja dünaamiliste omaduste võrdlust ja analüüsi, kasutades erinevaid painduvaid liigendvorme, sealhulgas täiuslik ring, ellipse, parempoolsed ja kolmnurkse hinged. See rõhutab paindlikkuse, liikumise jõudluse, nihketundlikkuse ja loodusliku sageduse erinevusi platvormide vahel. Leitakse, et ümmargusel liigendiplatvormil on parem üldine jõudlus võrreldes teiste liigendvormidega.

Kokkuvõte (laiendatud):

Selles laiendatud artiklis on meie eesmärk veelgi arutada paindliku liigendvormi mõju mikropositsiooniplatvormide toimimisele. Pakume nõuetele vastavate paralleelsete mehhanismide staatiliste ja dünaamiliste omaduste üksikasjalikku analüüsi, kasutades erinevaid painduvaid liigendvorme. Keskendutakse täiuslikule ringile, ellipsile, täisnurgale ja kolmnurksele liigendiplatvormidele, võrreldes nende paindlikkust, liikumise jõudlust, nihketundlikkust ja loomulikku sagedust.

Nõuetele vastav mehhanism koos paindlike hingedega pakub paljutõotavat alternatiivi traditsioonilistele kinemaatilistele paaridele. See välistab mehaanilise hõõrdumise ja lüngad, pakkudes samas töötlemise kõrget liikumistundlikkust ja lihtsust. Nõuetele vastavate mehhanismide paralleelne struktuur suurendab ka nende täpsuse ja positsioneerimisvõimalusi, muutes need sobivaks erinevatele rakendustele, mis vajavad kõrge liikumise eraldusvõimet, kiiret reageerimist ja kompaktseid disainilahendusi.

Erinevate painduvate liigendvormide mõju analüüsimiseks mikropositsiooniplatvormide jõudlusele kavandasime ja võrdlesime nelja erinevat 3-RRR-i nõuetele vastavat paralleelset mehhanismi. Need mehhanismid on varustatud erineva kujuga painduvate hingedega, sealhulgas täiusliku ringi, ellipsi, parempoolse ja kolmnurksega.

Kasutades lõplike elementide analüüsi tarkvara ANSYS, hindasime platvormide staatilisi ja dünaamilisi omadusi. Paindlikkuse analüüs, mis põhineb vastavusmaatriksite võrdlusel, näitas liigeste platvormide vahel olulisi erinevusi. Parempoolne liigendplatvorm näitas kõrgeimat paindlikkust, samal ajal kui kolmnurkne liigendplatvorm näitas madalaimat paindlikkust. Täiuslik ring ja ellipse liigendplatvormid näitasid sarnast paindlikkust.

Uurisime ka platvormide kinemaatilist jõudlust, analüüsides Jaakobi maatriksit. Kuigi kõik neli platvormi saavutasid soovitud liikumise, varieerus nende jõudlus erinevates suundades märkimisväärselt. See näitab, et paindlikul liigendil on oluline mõju nõuetele vastavate paralleelsete mehhanismide liikumisvõimele. Nimelt näitas parempoolse nurga liigendiplatvorm teiste platvormidega võrreldes väiksemat pöördenurka.

Lisaks viisime läbi tundlikkuse analüüsi, et uurida sisendi nihke mõju väljundi nihkele. Analüüs näitas erinevusi nihketundlikkuses liigeste platvormide vahel igas suunas. Ümmarguse liigendiplatvormil oli kõigis suundades suurem tundlikkus, mis näitab paremat üldist jõudlust.

Lõpuks võrdlesime nelja platvormi loomulikke sagedusi. Parempoolse nurga liigendiplatvormil leiti väikseim looduslik sagedus, kolmnurkne liigendplatvormil oli suurim. Täiuslik ring ja ellipse liigendplatvormid näitasid sarnaseid looduslikke sagedusi.

Kokkuvõtlikult rõhutab meie analüüs paindliku liigendvormi olulist mõju mikropositsiooniplatvormide toimimisele. Hingevormi valimine mõjutab nõuetele vastavate paralleelsete mehhanismide paindlikkust, liikumise jõudlust, nihketundlikkust ja loomulikku sagedust. Meie leidude põhjal oli ümmargusel liigendiplatvormil võrreldes teiste liigendvormidega võrreldes parem üldine jõudlus.

Viited:

- Yue Yi, Gao Feng, Zhao Xian-Chao. "Seos sisendjõu, kasuliku koormuse, jäikuse ja nihke vahel, mis on risti paralleelne mikromanipulaator." Journal of Mechanism ja masina teooria, 2010, 45 (4): 756-771.

-Teo Tat Joo, Chen I-Ming, Yang Gui-Lin. "Talapõhiste paindeliigeste suurte veebipõhiste läbipainde analüüsimiseks üldise lähenduse mudel." Precision Engineering, 2010, 34 (4): 607-618.

- Tian Y., Shirinzadeh B., Zhang D. "Fan XYZ paralleelse mikromanipulaatori kujundamine ja optimeerimine painde hingedega." Journal of Intelligent & Robot Systems, 2009, 55 (4): 377-402.

- Ki Woon Chae, Wook-Bae Kim, noor Hun Jeong. "Läbipaistev polümeerne painde-tuule nanopositsioon, mida juhib piesoelektrilise virna täiturmehhanism." Journal of Nanotechnology, 2011, 22 (25): 250-256.

- Tian Y., Shirinzadeh B., Zhang D. "Paindlikul viiebarilisel mehhanismil mikro-/nanomanipuleerimise jaoks." Andurid ja ajamid A, 2009, 153 (1): 96-104.

-Zhang Xian-min, Wang Hua, Hu Cun-yin. "Piesoelektrilise keraamika elastse dünaamiline ja sisendhäälestamise analüüs korraldas 3-DOF-i vastava täpsusega mikropositsiooni etapi." Journal of Vibration Engineering, 2007, 20 (1): 9-14.

- Hu Junfeng, Zhang Xianmin. "Kolme astme freedomi täpse positsioneerimise platvormi liikumisomadused ja optimeerimise kujundamine." Optiline Precision Engineering, 2012, 20 (12): 2686-2695.

- Lu ting, Cheng Weiming, Sun Linzhi. "Täpsuse positsioneerimise tööpinki positsioneerimise täpsuse standardite analüüs ja võrdlus." Mehaaniline disain ja tootmine, 2007 (4): 141–143.