Usporedba performansi na platformama za mikro-pozicioniranje s tri stupnja slobode za savršene kružne,

Radno mjesto za pozicioniranje na nano-razini igra ključnu ulogu u preciznoj obradi, preciznom mjerenju, mikroelektroničkom inženjerstvu, bioinžinjeriranju, nanoznanosti i tehnološkim poljima. S povećanjem važnosti i širokih primjena, zahtjevi za radnom stolom u smislu točnosti, stabilnosti, krutosti i odgovora postali su zahtjevniji. Sukladni mehanizmi koji koriste fleksibilne šarke umjesto tradicionalnih kinematičkih parova pojavili su se kao nova vrsta prijenosne strukture za platforme za mikro-pozicioniranje. Ovi mehanizmi pružaju prednosti poput mehaničkog trenja ili jaza, visoke osjetljivosti na kretanje i jednostavnost obrade. Izbor fleksibilnih šarki presudan je za performanse usklađenih paralelnih mehanizama.

Sažetak (original):

Sažetak originalnog članka govori o usporedbi i analizi statičkih i dinamičkih karakteristika platforme od tri stupnja slobode, koristeći različite fleksibilne oblike šarki, uključujući savršeni krug, elipsu, desni kut i trokutaste šarke. Ističe razlike u fleksibilnosti, performansama pokreta, osjetljivosti na pomak i prirodnoj frekvenciji među platformama. Otkriveno je da platforma kružnih šarki pokazuje bolje ukupne performanse u usporedbi s drugim oblicima šarki.

Sažetak (proširen):

U ovom proširenom članku želimo dalje raspravljati o utjecaju fleksibilnog oblika zgloba na performanse platformi za mikro-pozicioniranje. Pružit ćemo detaljnu analizu statičkih i dinamičkih karakteristika usklađenih paralelnih mehanizama koji koriste različite fleksibilne oblike zgloba. Fokus će biti na savršenom krugu, elipsi, desnom kutu i trokutastim platformama zglobova, uspoređujući njihovu fleksibilnost, performanse pokreta, osjetljivost na pomicanje i prirodnu frekvenciju.

Sukladni mehanizam, sa svojim fleksibilnim šarkama, nudi obećavajuću alternativu tradicionalnim kinematičkim parovima. Eliminira mehaničko trenje i praznine, istovremeno pružajući visoku razinu osjetljivosti na kretanje i jednostavnost obrade. Paralelna struktura kompatibilnih mehanizama također povećava njihov precizni rad i mogućnosti pozicioniranja, što ih čini prikladnim za razne aplikacije koje zahtijevaju visoku razlučivost pokreta, brzi odziv i kompaktni dizajn.

Da bismo analizirali utjecaj različitih fleksibilnih oblika zglobova na performanse platformi za mikro-pozicioniranje, dizajnirali smo i uspoređivali četiri različita paralelna mehanizma u skladu s 3-RRR. Ovi su mehanizmi opremljeni fleksibilnim šarkama različitih oblika, uključujući savršeni krug, elipsu, desni kut i trokutaste.

Koristeći softver za analizu konačnih elemenata ANSYS, procijenili smo statičke i dinamičke karakteristike platformi. Analiza fleksibilnosti, utemeljena na usporedbi matrica usklađenosti, otkrila je značajne razlike među platformama šarki. Platforma za šarke u pravom kutu pokazala je najveću fleksibilnost, dok je trokutasta platforma šarki pokazala najmanju fleksibilnost. Savršene platforme za šarke kruga i elipse pokazale su sličnu fleksibilnost.

Također smo istražili kinematičke performanse platformi analizirajući jacobijske matrice. Dok su sve četiri platforme postigle željeno kretanje, njihova je performansa u različitim smjerovima znatno varirala. To ukazuje da fleksibilni oblik zgloba ima značajan utjecaj na izvedbu pokreta usklađenih paralelnih mehanizama. Značajno je da je platforma šarki u pravom kutu pokazala manji kut rotacije u usporedbi s ostalim platformama.

Nadalje, proveli smo analizu osjetljivosti kako bismo proučili utjecaj ulaznog pomaka na izlazni pomak. Analiza je otkrila razlike u osjetljivosti pomaka među platformama šarki u svim smjerovima. Kružna platforma šarki pokazala je veću osjetljivost u svim smjerovima, što ukazuje na bolje ukupne performanse.

Konačno, uspoređivali smo prirodne frekvencije četiri platforme. Otkriveno je da platforma za šarke u pravom kutu ima najmanju prirodnu frekvenciju, dok je trokutasta platforma za zglob imala najveću. Savršene platforme za šarke kruga i elipse pokazale su slične prirodne frekvencije.

Ukratko, naša analiza ističe značajan utjecaj fleksibilnog oblika zgloba na performanse platformi za mikro-pozicioniranje. Izbor oblika šarke utječe na fleksibilnost, performanse kretanja, osjetljivost na pomicanje i prirodnu frekvenciju usklađenih paralelnih mehanizama. Na temelju naših otkrića, platforma kružnih zgloba pokazala je vrhunske ukupne performanse u usporedbi s drugim oblicima šarki.

Reference:

- Yue Yi, Gao Feng, Zhao Xian-chao. "Odnos među ulaznim silama, korisnom opterećenju, krutošću i pomakom 3-DOF-a okomitog paralelnog mikro-manipulatora." Časopis za mehanizam i teoriju strojeva, 2010, 45 (4): 756-771.

-Teo Tat Joo, Chen I-Ming, Yang Gui-lin. "Model generičke aproksimacije za analizu velikih internetskih odstupanja fleksibilnih zglobova na bazi snopa." Precision Engineering, 2010, 34 (4): 607-618.

- Tian Y., Shirinzadeh B., Zhang D. "Dizajn i optimizacija paralelnog mikromanipulatora ventilatora s fleksibilnim zglobovima." Časopis za inteligentne & Robotic Systems, 2009, 55 (4): 377-402.

- Ki Woon Chae, Wook-Bae Kim, Young Hun Jeong. "Prozirni polimerni fleksibilni nanopozicija, aktiviran od strane piezoelektričnog pokretača." Časopis za Nanotechnology, 2011, 22 (25): 250-256.

- Tian Y., Shirinzadeh B., Zhang D. "Mehanizam za mikro/nanomanipulaciju na bazi fleksibilnog fleksije." Senzori i pokretači A, 2009, 153 (1): 96-104.

-Zhang Xian-Min, Wang Hua, Hu Cun-yin. "Analiza elastične dinamičke i ulazne podešavanja piezoelektrične keramike aktivirala je fazu mikro-pozicioniranja u skladu s 3-DOF-om." Časopis za vibraciju, 2007, 20 (1): 9-14.

- Hu Junfeng, Zhang Xianmin. "Karakteristike pokreta i optimizacijski dizajn platforme za precizno pozicioniranje tri stupnja slobode." Optical Precision Engineering, 2012, 20 (12): 2686-2695.

- Lu Ting, Cheng Weiming, Sun Linzhi. "Analiza i usporedba standarda točnosti pozicioniranja radne stope za precizno pozicioniranje." Mehanički dizajn i proizvodnja, 2007 (4): 141-143.