A háromfokozatú mikro-pozíciós platformok teljesítményének összehasonlítása a tökéletes kör alakú,

A mikro-nano szintű pozicionálási munkapad döntő szerepet játszik a precíziós megmunkálásban, a precíziós mérésben, a mikroelektronikai mérnöki műszakban, a bioeszerezési, a nanotudományi és a technológiai területeken. A növekvő fontossággal és széles körű alkalmazásokkal a munkapadra vonatkozó követelmények a pontosság, a stabilitás, a merevség és a válasz szempontjából egyre igényesebbek. A megfelelő mechanizmusok, amelyek rugalmas csuklókat használnak a hagyományos kinematikus párok helyett, új típusú átviteli struktúrává váltak a mikro-helyzet-platformok számára. Ezek a mechanizmusok olyan előnyöket biztosítanak, mint például a mechanikus súrlódás vagy a rés, a nagy mozgás érzékenység és a feldolgozás egyszerűsége. A rugalmas zsanérok megválasztása kritikus jelentőségű a megfelelő párhuzamos mechanizmusok teljesítménye szempontjából.

Absztrakt (eredeti):

Az eredeti cikk absztraktja a háromfokozatú platform statikus és dinamikus jellemzőinek összehasonlítását és elemzését tárgyalja, különféle rugalmas csukló formák felhasználásával, beleértve a Perfect Circle, az ellipszis, a jobb oldali szöget és a háromszög alakú zsanérokat. Kiemeli a rugalmasság, a mozgás teljesítményének, az elmozdulás érzékenységének és a platformok természetes gyakoriságának különbségeit. A kör alakú csuklóplatformon jobb teljes teljesítményt mutatnak, mint a többi csukló formában.

Absztrakt (kibővített):

Ebben a kibővített cikkben arra törekszünk, hogy tovább megvitassuk a rugalmas csuklóforma hatását a mikro-pozíciós platformok teljesítményére. A különböző rugalmas csuklókar -formák felhasználásával részletes elemzést adunk a megfelelő párhuzamos mechanizmusok statikus és dinamikus jellemzőinek. A hangsúly a tökéletes kör, ellipszis, jobb oldali és háromszög alakú csuklóplatformokra összpontosít, összehasonlítva azok rugalmasságát, mozgás teljesítményét, elmozdulási érzékenységét és természetes frekvenciáját.

A megfelelő mechanizmus rugalmas csuklópántokkal ígéretes alternatívát kínál a hagyományos kinematikus párok számára. Kiküszöböli a mechanikai súrlódást és a réseket, miközben magas szintű mozgási érzékenységet és egyszerűsítést biztosít a feldolgozásnak. A megfelelő mechanizmusok párhuzamos felépítése javítja a precíziós működési és pozicionálási képességeiket is, így különféle alkalmazásokhoz alkalmassá válik, amelyek nagy mozgást, gyors választ és kompakt mintákat igényelnek.

Annak elemzésére, hogy a különböző rugalmas csuklós formák hatása a mikro-pozíciós platformok teljesítményére, négy különböző 3-RRR-kompatibilis párhuzamos mechanizmust terveztünk és hasonlítottunk össze. Ezek a mechanizmusok különféle formájú rugalmas csuklókkal vannak felszerelve, beleértve a tökéletes kör, az ellipszis, a jobb oldali szöget és a háromszöget.

Az ANSYS véges elem -elemző szoftver segítségével kiértékeljük a platformok statikus és dinamikus tulajdonságait. A rugalmasság elemzése, a megfelelési mátrixok összehasonlításán alapul, szignifikáns különbségeket tárt fel a csuklóplatformok között. A jobb oldali csuklóplatform a legnagyobb rugalmasságot mutatta, míg a háromszög alakú platform a legalacsonyabb rugalmasságot mutatta. A tökéletes kör- és ellipszisplatformok hasonló rugalmasságot mutattak.

A platformok kinematikus teljesítményét is megvizsgáltuk a jakobiai mátrixok elemzésével. Míg mind a négy platform elérte a kívánt mozgást, teljesítményük különböző irányokban jelentősen változott. Ez azt jelzi, hogy a rugalmas csuklóforma jelentős hatással van a megfelelő párhuzamos mechanizmusok mozgási teljesítményére. Nevezetesen, a jobb oldali csuklóplatform kisebb forgási szöget mutatott a többi platformhoz képest.

Ezenkívül érzékenységi analízist végeztünk a bemeneti elmozdulás hatása a kimeneti elmozdulásra. Az elemzés minden irányban feltárta az elmozdulás érzékenységének különbségeit a csuklóplatformok között. A kör alakú csuklóplatform minden irányban nagyobb érzékenységet mutatott, jelezve a jobb teljes teljesítményt.

Végül összehasonlítottuk a négy platform természetes frekvenciáit. Megállapítottuk, hogy a jobb oldali csuklóplatform a legkisebb természetes frekvenciával rendelkezik, míg a háromszög alakú platformon volt a legnagyobb. A tökéletes kör- és ellipszisplatformok hasonló természetes frekvenciákat mutattak.

Összefoglalva: elemzésünk kiemeli a rugalmas csuklóforma jelentős hatását a mikro-pozíciós platformok teljesítményére. A csuklóforma megválasztása befolyásolja a megfelelő párhuzamos mechanizmusok rugalmasságát, mozgását, elmozdulási érzékenységét és természetes frekvenciáját. Megállapításaink alapján a kör alakú csuklóplatform kiváló teljes teljesítményt mutatott, mint a többi csukló formában.

Referenciák:

- Yue Yi, Gao Feng, Zhao Xian-Chao. "A 3-DOF merőleges párhuzamos mikro-manipulátor bemeneti erő, hasznos teher, merevség és elmozdulás közötti kapcsolat." Journal of Mechanism and Machine Theory, 2010, 45 (4): 756-771.

-Teo Tat Joo, Chen i-Ming, Yang Gui-Lin. "Általános közelítési modell a gerenda-alapú hajlítási ízületek nagy online eltéréseinek elemzésére." Precision Engineering, 2010, 34 (4): 607-618.

- Tian Y., Shirinzadeh B., Zhang D. "A ventilátor XYZ párhuzamos mikromanipulátor tervezése és optimalizálása hajlító zsanérokkal." Journal of Intelligent & Robot Systems, 2009, 55 (4): 377-402.

- Ki Woon Chae, Wook-Bae Kim, Young Hun Jeong. "Egy átlátszó polimer hajlító-csípő nanopozíció, amelyet egy piezoelektromos verem működtetője működtet." Journal of Nanotechnology, 2011, 22 (25): 250-256.

- Tian Y., Shirinzadeh B., Zhang D. "A mikro/nanomanipulációhoz fekvő ötszögű ötszögű mechanizmus." Érzékelők és működtetők A, 2009, 153 (1): 96-104.

-Zhang Xian-Min, Wang Hua, Hu Cun-yin. "A piezoelektromos kerámia rugalmas dinamikus és bemeneti hangolási elemzése 3-dof-kompatibilis precíziós mikro-pozíciós szakaszot működtetett." Journal of Vibration Engineering, 2007, 20 (1): 9-14.

- Hu Junfeng, Zhang Xianmin. "Mozgási jellemzők és optimalizálási tervezés a háromfokú precíziós precíziós pozicionálási platformon." Optical Precision Engineering, 2012, 20 (12): 2686-2695.

- Lu Ting, Cheng Weiming, Sun Linzhi. "A precíziós pozicionálási munkapad helymeghatározási pontossági szabványainak elemzése és összehasonlítása." Mechanikus tervezés és gyártás, 2007 (4): 141-143.