Heksapodimekanismiparametrien optimaalinen suunnittelu suurelle iskulle joustava Hinge_hinge Knowledge_talls

Abstrakti:

Suuren aivohalvaisen joustavan saranaheksapodimekanismin suorituskyky riippuu voimakkaasti joustavan saranan suorituskyvystä. Suurempi isku joustavassa saranassa johtaa alhaisempaan akselin jäykkyyteen, mikä vähentää mekanismin yleistä staattista stabiilisuutta, jäykkyyttä ja tarkkuutta. Tässä artikkelissa käsitellään heksapodimekanismin käänteistä kinematiikan ratkaisua, mukaan lukien kunkin haaraketjun laajennus ja supistumispituus ja kunkin saranan pyörimiskulma. Tämän perusteella heksapodimekanismin parametrit suurella aivohalvauksella täysin joustava sarana on optimoitu minimoimaan kunkin saranan aivohalvausvaatimukset täyttämällä liikkuvan alustan liiketilojen vaatimukset.

Optisia järjestelmiä käytetään laajasti erilaisissa erittäin tarkkuustekniikan aloilla, kuten optisissa mikroskoopkeissa, puolijohteiden tuotannossa ja avaruustutkimuksissa. Optisen polun tarkkuuden varmistamiseksi tarvitaan tarkkoja paikannusjärjestelmiä optisille komponenteille. Suurten aukkojen teleskoopien, kuten avaruuspallomaisen optisen kaukoputken (SPOT), paikannustarkkuusvaatimukset ovat erittäin korkeat. Perinteisiä rinnakkaisia ​​robotteja, joilla on kinemaattisia pareja, kuten pallovelit ja yleiset nivelet, käytetään optisten komponenttien tarkkaan sijoittamiseen. Nämä mekanismit voivat kuitenkin aiheuttaa tarkkuuden menettämistä. Tämän voittamiseksi on kehitetty uuden tyyppinen rinnakkainen robotti, jolla on joustavat saranat kinemaattisten parien kanssa. Joustavat saranat tarjoavat etuja, kuten yksinkertainen rakenne, ei kitkaa ja suurta tarkkuutta, mikä mahdollistaa erittäin tarkkoja ja tarkkoja järjestelmiä. Perinteisillä täysin joustavilla rinnakkaisilla roboteilla on kuitenkin rajallinen työtila, lähinnä kuutiomikronitasolla. Suuremman aivohalvauksen saavuttamiseksi käytetään usein kaksivaiheista kinemaattisia mekanismeja, mikä lisää järjestelmän monimutkaisuutta ja kustannuksia. Tämän ratkaisemiseksi tutkijat ovat kehittäneet joustavia rinnakkaisia ​​robotteja, joilla on suuret iskut. Tässä artikkelissa keskitytään suuren aivohalvaisen saranan heksapodimekanismin parametrien optimointisuunnitteluun optisten komponenttien tarkkaan sijoittamiseen.

Kinematiikan käänteinen ratkaisu:

Joustavan saranan heksapodimekanismin pseudo-jäykkä rungon malli on muodostettu, ja joustavan saranan oletetaan olevan pallomainen nivel, jolla on kiertojäykkyys. Käänteinen kinematiikka ratkaisu sisältää kunkin haaraketjun laajenemisen ja supistumispituuden ja kunkin saranan pyörimiskulman määrittämisen. Kunkin haaraketjun kiertomatriisi lasketaan ja joustavien saranojen pyörimiskulmat saadaan. Tunnetulla kiertomatriisilla lasketaan kunkin haaraketjun kokonaisympäristömatriisi. Kunkin nivelen kiertokulmat suhteessa alkuasentoon voidaan sitten määrittää. Nivelliikkeet tai kulmat voidaan saada vähentämällä alkuperäiset sijainnit tai asenteet saatuista arvoista.

Heksapodin parametrien optimointi:

Heksapodimekanismiparametrien optimointisuunnittelun tavoitteena on minimoida joustavien saranojen maksimaalinen muodonmuutos täyttäessään työtilan vaatimuksia. Suunnitteluparametrit sisältävät kiinteiden ja liikkuvien alustojen yhdistävien ympyröiden säteen, kiinteiden ja liikkuvien lavojen ja kulmien välisen korkeuden. Optimointiprosessiin sisältyy joustavien saranojen maksimaalisen kiertokulman ja liikkumisen löytäminen eri alustaparametriyhdistelmille. Näiden maksimiarvojen painosumma lasketaan, ja pienimpiin painosumuun johtavia alustaparametreja pidetään optimaalisesti. Suunnitteluparametrit voidaan luokitella kolmeen luokkaan, jotka perustuvat painoihin, jotka on osoitettu