Deseño óptimo de parámetros do mecanismo de hexápodos para un gran golpe flexible de bisagra_hinge_talls1

Abstracto:

O rendemento dun mecanismo de hexapod de bisagra flexible de gran tamaño depende moito da actuación da bisagra flexible. A medida que aumenta o ictus, a rixidez fóra do eixe diminúe, dando lugar a unha diminución da estabilidade e precisión estática. Este artigo trata sobre a solución para a cinemática inversa do mecanismo de hexápodos, incluída a expansión e a lonxitude de contracción de cada rama e o ángulo de rotación de cada bisagra. Ademais, explora a optimización de parámetros para o mecanismo de hexapodo de bisagra flexible de gran tamaño. O obxectivo é minimizar os requisitos de ictus para cada bisagra mentres aínda cumpra os requisitos do espazo de movemento da plataforma en movemento.

Os sistemas ópticos son amplamente empregados en campos de enxeñería de precisión como microscopía, produción de semiconductores e exploración espacial. O posicionamento preciso dos compoñentes ópticos é crucial para manter a precisión óptica. O mecanismo de hexapod ofrece posicionamento preciso para compoñentes ópticos tradicionais empregando bisagras flexibles como pares cinemáticos. Estas bisagras teñen unha estrutura sinxela, sen fricción e alta precisión. Non obstante, os robots tradicionais totalmente flexibles paralelos teñen espazos de traballo limitados, normalmente no rango de micras cúbicas. Para conseguir golpes máis grandes, pódese usar un mecanismo cinemático en dúas etapas. Este enfoque aumenta a complexidade e o custo do sistema. Este artigo céntrase na optimización do deseño de parámetros dun mecanismo de hexápodo de bisagra flexible de gran tamaño, cunha aplicación específica para o posicionamento preciso de compoñentes ópticos.

1. Solución inversa da cinemática:

O artigo establece un modelo corporal pseudo-ríxido do mecanismo de hexápodo de bisagra flexible. Suponse que a bisagra flexible entre o puntal e a plataforma en movemento é unha articulación esférica con rixidez rotacional, mentres que a bisagra flexible entre o puntal e a plataforma fixa suponse que é unha bisagra universal. A solución inversa da cinemática consiste en determinar o ángulo de rotación da bisagra flexible. Isto faise calculando a matriz de rotación de cada articulación e resolvendo os ángulos de rotación da articulación. O resultado é un conxunto de solucións inversas para as cinco articulacións de cada cadea de ramas.

2. Optimización de parámetros de hexapod:

O artigo propón un deseño de optimización de parámetros para o mecanismo de hexapod. O obxectivo é minimizar a deformación máxima de todas as bisagras flexibles mentres cumpren os requisitos do espazo de traballo. Os parámetros de deseño inclúen o radio dos círculos onde están conectadas as bisagras flexibles, o ángulo entre liñas que conectan certos puntos e a altura entre as plataformas fixas e en movemento. A optimización faise atopando a suma ponderada mínima do ángulo máximo e o movemento das bisagras flexibles en diferentes combinacións de parámetros. Os resultados mostran que os parámetros de deseño pódense clasificar en tres categorías: optimización orientada á rotación, guiada lineal e completa.

En conclusión, este artigo presenta un deseño óptimo para a optimización de parámetros dun mecanismo de hexapod flexible de bisagra flexible. Analízase a solución cinemática inversa e os parámetros do mecanismo de hexápodos están optimizados para minimizar a deformación da bisagra flexible mentres cumpren os requisitos do espazo de traballo. Os resultados demostran a importancia de considerar tanto a rotación como a expansión no deseño e destacan a necesidade dunha optimización completa. Os resultados proporcionan información valiosa para o deseño e optimización de mecanismos de hexápodos en aplicacións que requiren movementos de gran tamaño.