Suorituskyvyn vertailu kolmen asteen freedom-mikroasemalustoille täydelliselle ympyrälle,

Mikro-nanotason sijaintityöpöydällä on ratkaiseva rooli tarkkuuskoneissa, tarkkuusmittauksissa, mikroelektroniikan tekniikassa, bioinsinöörissä, nanotieteessä ja teknologiakenttiissä. Sen kasvavan merkityksen ja laaja-alaisten sovellusten myötä työpöydän vaatimukset tarkkuuden, vakauden, jäykkyyden ja vastauksen kannalta ovat tulleet vaativampia. Yhteensopivat mekanismit, jotka käyttävät joustavia saranoita perinteisten kinemaattisten parien sijasta, ovat nousseet uuden tyyppiseksi siirtorakenteeksi mikrohenkilöstöalustoille. Nämä mekanismit tarjoavat etuja, kuten mitään mekaanista kitkaa tai rakoa, korkeaa liikeherkkyyttä ja prosessoinnin yksinkertaisuutta. Joustavien saranojen valinta on kriittinen yhteensopivien rinnakkaisten mekanismien suorituskyvyn kannalta.

Abstrakti (alkuperäinen):

Alkuperäisen artikkelin abstraktissa käsitellään vertailua ja analysointia kolmen asteen vapaa-asteen alustan staattisten ja dynaamisten ominaisuuksien avulla käyttämällä erilaisia ​​joustavia saranamuotoja, mukaan lukien täydellinen ympyrä, ellipsi, oikean kulman ja kolmiomaiset saranat. Se korostaa joustavuuden, liikkeen suorituskyvyn, siirtymän herkkyyden ja luonnollisen taajuuden eroja alustojen keskuudessa. Pyöreän saranalustan havaitaan olevan parempaa yleistä suorituskykyä verrattuna muihin saranamuotoihin.

Abstrakti (laajennettu):

Tässä laajennetussa artikkelissa pyrimme edelleen keskustelemaan joustavan saranamuodon vaikutuksesta mikroasemalustojen suorituskykyyn. Tarjoamme yksityiskohtaisen analyysin yhteensopivien rinnakkaisten mekanismien staattisista ja dynaamisista ominaisuuksista, joissa käytetään erilaisia ​​joustavia saranamuotoja. Painopiste on täydellisessä ympyrässä, ellipsissä, oikean kulman ja kolmiomaisen saranaalustoissa vertaamalla niiden joustavuutta, liikkeen suorituskykyä, siirtymän herkkyyttä ja luonnollista taajuutta.

Yhteensopiva mekanismi, joustavilla saranoillaan, tarjoaa lupaavan vaihtoehdon perinteisille kinemaattisille pareille. Se eliminoi mekaanisen kitkan ja aukot, samalla kun se tarjoaa korkean liikkeen herkkyyden ja prosessoinnin yksinkertaisuuden. Yhteensopivien mekanismien rinnakkainen rakenne parantaa myös niiden tarkkuustoimintaa ja paikannusominaisuuksia, mikä tekee niistä sopivia erilaisiin sovelluksiin, jotka vaativat korkean liikkeen resoluution, nopean vasteen ja pienikokoisten mallien.

Erilaisten joustavien saranamuotojen vaikutuksen analysoimiseksi mikroasennusalustojen suorituskykyyn suunnittelimme ja vertasimme neljää erilaista 3-RRR-yhteensopivaa rinnakkaismekanismia. Nämä mekanismit on varustettu joustavilla saranoilla, joissa on erilaisia ​​muotoja, mukaan lukien täydellinen ympyrä, ellipsi, suorakulma ja kolmion muotoinen.

Käyttämällä äärellisten elementtien analyysiohjelmistoa ANSYS, arvioimme alustojen staattisia ja dynaamisia ominaisuuksia. Joustavuusanalyysi, joka perustui vaatimustenmukaisuusmatriisien vertailuun, paljasti merkittävät erot saranaalustojen välillä. Oikeankulmainen saranalusta osoitti korkeimman joustavuuden, kun taas kolmion muotoinen saranalusta oli alhaisin joustavuus. Täydellinen ympyrä- ja ellips -saranaalustat osoittivat samanlaista joustavuutta.

Tutkimme myös alustojen kinemaattista suorituskykyä analysoimalla Jacobian -matriiseja. Vaikka kaikki neljä alustaa saavuttivat halutun liikkeen, niiden suorituskyky eri suuntiin vaihtelivat huomattavasti. Tämä osoittaa, että joustavalla saranamuodolla on merkittävä vaikutus yhteensopivien rinnakkaismekanismien liikkeen suorituskykyyn. Erityisesti oikean kulman saranaalusta osoitti pienemmän kiertokulman verrattuna muihin alustoihin.

Lisäksi suoritimme herkkyysanalyysin tuloksen siirtymän vaikutuksen tutkimiseksi lähtösiirtoon. Analyysi paljasti erot siirtymäherkkyydessä saranaalustojen välillä kaikkiin suuntiin. Pyöreällä saranalustalla oli suurempi herkkyys kaikkiin suuntiin, mikä osoittaa paremman kokonaistulosten.

Lopuksi vertasimme neljän aluston luonnollisia taajuuksia. Oikeankulmaisen saranaalustan havaittiin olevan pienin luonnollinen taajuus, kun taas kolmionmuotoisella saranaalustalla oli suurin. Täydellisillä ympyrällä ja ellips -saranaalustailla oli samanlaisia ​​luonnollisia taajuuksia.

Yhteenvetona analyysimme korostaa joustavan saranamuodon merkittävää vaikutusta mikroasemalustojen suorituskykyyn. Saranamuodon valinta vaikuttaa yhteensopivien rinnakkaisten mekanismien joustavuuteen, liikkeen suorituskykyyn, siirtymän herkkyyteen ja luonnolliseen taajuuteen. Tulosten perusteella pyöreällä saranalustalla oli erinomainen yleinen suorituskyky verrattuna muihin saranamuotoihin.

Viitteet:

- Yue Yi, Gao Feng, Zhao Xian-Chao. "Suhde syöttövoiman, hyötykuorman, jäykkyyden ja 3-DOF: n kohtisuoran rinnakkaismikromanipulaattorin siirtymisen välillä." Journal of Mekanism and Machine Theory, 2010, 45 (4): 756-771.

-Teo Tat Joo, Chen I-Ming, Yang Gui-lin. "Yleinen lähentämismalli palkkipohjaisten taivutusliitosten suurten online-taipumien analysoimiseksi." Precision Engineering, 2010, 34 (4): 607-618.

- Tian Y., Shirinzadeh B., Zhang D. "Tuulettimen XYZ -rinnakkaismikromanipulaattorin suunnittelu ja optimointi taivutusaranoilla." Journal of Intelligent & Robottijärjestelmät, 2009, 55 (4): 377-402.

- Ki Woon Chae, Wook-Bae Kim, nuori Hun Jeong. "Läpinäkyvä polymeerinen taivutus-saranan nanopositio, jota käytetään pietsosähköisen pinotoimilaitteen avulla." Journal of Nanotechnology, 2011, 22 (25): 250-256.

- Tian Y., Shirinzadeh B., Zhang D. "Taivutuspohjainen viisipalkin mekanismi mikro/nanomanipulaatioon." Anturit ja toimilaitteet A, 2009, 153 (1): 96-104.

-Zhang xian-min, Wang Hua, Hu Cun-Yin. "Pietsoelektrisen keramiikan elastinen dynaaminen ja syöttövirtaanalyysi, joka käytti 3-DOF-yhteensopivaa tarkkuutta mikroasennusta." Journal of Vibration Engineering, 2007, 20 (1): 9-14.

- Hu Junfeng, Zhang Xianmin. "Kolmen asteen vapaa-asteen tarkkuuden paikannusalustan liikeominaisuudet ja optimointisuunnittelu." Optinen tarkkuustekniikka, 2012, 20 (12): 2686-2695.

- Lu Ting, Cheng Weiming, Sun Linzhi. "Analyysi ja vertailu tarkkuuden sijainnin työpöydän paikannusvaatimuksista." Mekaaninen suunnittelu ja valmistus, 2007 (4): 141-143.