Optimalni dizajn parametara mehanizma heksapoda za veliki hod fleksibilni zglob_hinge knowles_talls

Sažetak:

Učinkovitost fleksibilnog šarki mehanizma sa šarkama u velikoj mjeri oslanja se na performanse fleksibilnog zgloba. Veći hod u fleksibilnom zglobu rezultira nižom krutošću izvan osi, smanjujući na taj način ukupnu statičku stabilnost, krutost i točnost mehanizma. Ovaj rad govori o inverznoj kinematičko rješenje mehanizma heksapoda, uključujući širenje i duljinu kontrakcije svakog lanca grana i kut rotacije svakog šarke. Na temelju toga, parametri mehanizma heksapoda s potpuno fleksibilnim šarkama optimizirani su kako bi se smanjili zahtjevi za moždani udar svake šarke, istovremeno ispunjavajući zahtjeve prostora za kretanje na pokretnoj platformi.

Optički sustavi široko se koriste u različitim ultra preciznim inženjerskim poljima kao što su optički mikroskopi, proizvodnja poluvodiča i istraživanje svemira. Kako bi se osigurala točnost optičkog puta, potrebni su precizni sustavi za pozicioniranje za optičke komponente. Zahtjevi za točnost pozicioniranja sub-mirrorskog spajanja svemirskih teleskopa velikih apetura, poput svemirskog sfernog optičkog teleskopa (SPOT), izuzetno su visoki. Tradicionalni paralelni roboti s kinematičkim parovima, poput kugličnih zglobova i univerzalnih zglobova, koriste se za precizno pozicioniranje optičkih komponenti. Međutim, ti mehanizmi mogu uzrokovati gubitak preciznosti. Da bi to prevladao, razvijen je nova vrsta paralelnog robota s fleksibilnim šarkama kao kinematičkim parovima. Fleksibilne šarke nude prednosti kao što su jednostavna struktura, bez trenja i visoka preciznost, što omogućava vrlo precizne i točne sustave. Međutim, tradicionalni potpuno fleksibilni paralelni roboti imaju ograničen radni prostor, uglavnom na razini kubičnog mikrona. Da bi se postigli veći moždani udar, često se koriste dvostupanjski kinematički mehanizmi, što povećava složenost i troškove sustava. Da bi se riješili, istraživači su razvili fleksibilne paralelne robote s velikim potezima. Ovaj se rad usredotočuje na dizajn optimizacije parametara fleksibilnog mehanizma heksapoda sa fleksibilnim šarkama za precizno pozicioniranje optičkih komponenti.

Kinematika obrnuto rješenje:

Uspostavljen je pseudo-rigidni tjelesni model fleksibilnog mehanizma heksapoda, a pretpostavlja se da je fleksibilni zglob sferni spoj s krutošću rotacije. Otopina inverzne kinematike uključuje određivanje širenja i duljine kontrakcije svakog lanca grana i kut rotacije svakog zgloba. Izračunava se matrica rotacije svakog lanca grana i dobivaju se kutovi rotacije fleksibilnih zglobova. S poznatim matricama rotacije izračunava se ukupna matrica rotacije svakog lanca grana. Tada se mogu odrediti kutovi rotacije svakog spoja u odnosu na početni položaj. Količine ili kutovi spoja mogu se dobiti oduzimanjem početnih položaja ili stavova od dobivenih vrijednosti.

Optimizacija parametara heksapoda:

Optimizacijski dizajn parametara mehanizma heksapoda ima za cilj minimizirati maksimalnu deformaciju fleksibilnih šarki dok ispunjava zahtjeve radnog prostora. Parametri dizajna uključuju polumjer krugova koji povezuju fiksne i pokretne platforme, visinu između fiksnih i pokretnih platformi i kutova. Proces optimizacije uključuje pronalaženje maksimalnog kuta rotacije i kretanje fleksibilnih zglobova za različite kombinacije parametara platforme. Izračunava se težina ovih maksimalnih vrijednosti, a parametri platforme koji rezultiraju najmanjim težinom smatraju se optimalnim. Parametri dizajna mogu se klasificirati u tri kategorije na temelju utega dodijeljenih