A hexapod mechanizmus paramétereinek optimális megtervezése a nagy löket rugalmas csuklópántos_hinge_talls számára

Absztrakt:

A nagyütemű, rugalmas csuklópántos hexapod mechanizmus teljesítménye nagymértékben támaszkodik a rugalmas csuklópánt teljesítményére. A rugalmas csuklóban lévő nagyobb löket alacsonyabb tengelyes merevséget eredményez, ezáltal csökkentve a mechanizmus általános stabilitását, merevségét és pontosságát. Ez a cikk a hexapod mechanizmus inverz kinematikai megoldását tárgyalja, ideértve az egyes ágláncok tágulási és összehúzódási hosszát és az egyes csuklópántok forgási szögét. Ennek alapján a Hexapod mechanizmus paramétereit, amelyek egy nagyütéses, teljesen rugalmas csuklópánttal vannak optimalizálva, hogy minimalizálják az egyes zsanérok stroke-igényeit, miközben megfelelnek a mozgó platform mozgási térkövetelményeinek.

Az optikai rendszereket széles körben használják különféle ultra-precíziós mérnöki területeken, például optikai mikroszkópokban, félvezető gyártásban és űrkutatásban. Az optikai út pontosságának biztosítása érdekében pontos helymeghatározó rendszerekre van szükség az optikai alkatrészekhez. A nagymértékű űrteleszkópok, például a Space Gömb optikai Teleszkóp (SPOT) szubmirror-splicing pontossági követelményei rendkívül magasak. A hagyományos párhuzamos robotokat kinematikus párokkal, például gömbcsuklókkal és univerzális ízületekkel használják az optikai alkatrészek pontos elhelyezéséhez. Ezek a mechanizmusok azonban a pontosság elvesztését okozhatják. Ennek kiküszöbölése érdekében egy új típusú párhuzamos robotot fejlesztettek ki, amely rugalmas zsanérokkal, mint kinematikus párok. A rugalmas zsanérok olyan előnyöket kínálnak, mint például az egyszerű szerkezet, a súrlódás és a nagy pontosság, lehetővé téve a rendkívül pontos és pontos rendszereket. A hagyományos, teljesen rugalmas párhuzamos robotok azonban korlátozott munkaterülettel rendelkeznek, főleg köbmikron szinten. A nagyobb stroke elérése érdekében gyakran kétlépcsős kinematikus mechanizmusokat alkalmaznak, ami növeli a rendszer bonyolultságát és költségeit. Ennek kezelése érdekében a kutatók rugalmas párhuzamos robotokat fejlesztettek ki, nagy lökettel. Ez a cikk egy nagyütemű, rugalmas csuklópántos hexapod mechanizmus paraméter-optimalizálására összpontosít az optikai alkatrészek pontos elhelyezésére.

Kinematikai inverz oldat:

Megállapítják a rugalmas csuklópszapod-mechanizmus ál-merev testmodelljét, és feltételezzük, hogy a rugalmas csuklópántot gömbös ízület, forgó merevséggel. Az inverz kinematikai megoldás magában foglalja az egyes ágláncok tágulási és összehúzódási hosszának, valamint az egyes csuklópántok forgási szögének meghatározását. Az egyes ágláncok forgási mátrixát kiszámítják, és a rugalmas zsanérok forgási szögeit kapjuk. Az ismert forgási mátrixokkal kiszámítják az egyes ágláncok teljes forgási mátrixát. Ezután meghatározható az egyes ízületek forgási szögei a kezdeti helyzethez viszonyítva. Az ízületi mozgási mennyiségeket vagy szögeket úgy lehet elérni, hogy kivonják a kezdeti pozíciókat vagy attitűdöket a kapott értékekből.

Hexapod paraméter optimalizálása:

A hexapod mechanizmus paramétereinek optimalizálási tervezése célja a rugalmas zsanérok maximális deformációjának minimalizálása, miközben megfelel a munkaterület követelményeinek. A tervezési paraméterek tartalmazzák a rögzített és mozgó peronokat összekötő körök sugarait, a rögzített és mozgó peronok közötti magasságot, valamint a szögeket. Az optimalizálási folyamat magában foglalja a rugalmas zsanérok maximális forgási szögének és mozgásának megtalálását a különböző platform paraméterek kombinációihoz. Kiszámítják ezen maximális értékek súlyösszegét, és a platform paramétereit, amelyek a legkisebb súlyösszeget eredményezik, optimálisnak tekintik. A tervezési paraméterek három kategóriába sorolhatók a