Perbandingan kinerja platform posisi mikro tiga derajat-kebebasan untuk melingkar sempurna,

Workbench penentuan posisi tingkat mikro-nano memainkan peran penting dalam pemesinan presisi, pengukuran presisi, teknik mikroelektronika, bioengineering, nanoscience, dan bidang teknologi. Dengan semakin pentingnya aplikasi dan aplikasi yang luas, persyaratan untuk meja kerja dalam hal akurasi, stabilitas, kekakuan, dan respons menjadi lebih menuntut. Mekanisme yang sesuai, yang menggunakan engsel fleksibel alih-alih pasangan kinematik tradisional, telah muncul sebagai jenis baru struktur transmisi untuk platform penentuan posisi mikro. Mekanisme ini memberikan keuntungan seperti tidak ada gesekan mekanis atau kesenjangan, sensitivitas gerak tinggi, dan kesederhanaan pemrosesan. Pilihan engsel fleksibel sangat penting untuk kinerja mekanisme paralel yang sesuai.

Abstrak (asli):

Abstrak dari artikel asli membahas perbandingan dan analisis karakteristik statis dan dinamis dari platform kebebasan tiga derajat menggunakan bentuk engsel fleksibel yang berbeda, termasuk lingkaran sempurna, elips, sudut kanan, dan engsel segitiga. Ini menyoroti perbedaan dalam fleksibilitas, kinerja gerak, sensitivitas perpindahan, dan frekuensi alami di antara platform. Platform engsel melingkar ditemukan menunjukkan kinerja keseluruhan yang lebih baik dibandingkan dengan bentuk engsel lainnya.

Abstrak (diperluas):

Dalam artikel yang diperluas ini, kami bertujuan untuk membahas lebih lanjut pengaruh bentuk engsel yang fleksibel pada kinerja platform posisi mikro. Kami akan memberikan analisis terperinci tentang karakteristik statis dan dinamis dari mekanisme paralel yang sesuai dengan yang memanfaatkan berbagai bentuk engsel fleksibel. Fokusnya adalah pada platform engsel yang sempurna, elips, sudut kanan, dan segitiga, membandingkan fleksibilitas, kinerja gerak, sensitivitas perpindahan, dan frekuensi alami.

Mekanisme yang sesuai, dengan engselnya yang fleksibel, menawarkan alternatif yang menjanjikan untuk pasangan kinematik tradisional. Ini menghilangkan gesekan dan kesenjangan mekanis, sambil memberikan tingkat sensitivitas gerak yang tinggi dan kesederhanaan pemrosesan. Struktur paralel dari mekanisme yang sesuai juga meningkatkan kemampuan operasi dan penentuan posisi presisi mereka, membuatnya cocok untuk berbagai aplikasi yang membutuhkan resolusi gerak tinggi, respons cepat, dan desain kompak.

Untuk menganalisis pengaruh bentuk engsel fleksibel yang berbeda pada kinerja platform penentuan posisi mikro, kami merancang dan membandingkan empat mekanisme paralel yang sesuai 3-RRR yang berbeda. Mekanisme ini dilengkapi dengan engsel fleksibel dari berbagai bentuk, termasuk lingkaran sempurna, elips, sudut kanan, dan segitiga.

Menggunakan perangkat lunak analisis elemen hingga ANSYS, kami mengevaluasi karakteristik statis dan dinamis dari platform. Analisis fleksibilitas, berdasarkan perbandingan matriks kepatuhan, mengungkapkan perbedaan yang signifikan di antara platform engsel. Platform engsel sudut kanan menunjukkan fleksibilitas tertinggi, sedangkan platform engsel segitiga menunjukkan fleksibilitas terendah. Platform engsel lingkaran dan elips yang sempurna menampilkan fleksibilitas yang sama.

Kami juga menyelidiki kinerja kinematik platform dengan menganalisis matriks Jacobian. Sementara keempat platform mencapai gerakan yang diinginkan, kinerja mereka dalam arah yang berbeda sangat bervariasi. Ini menunjukkan bahwa bentuk engsel fleksibel memiliki dampak yang signifikan pada kinerja gerak mekanisme paralel yang sesuai. Khususnya, platform engsel sudut kanan menunjukkan sudut rotasi yang lebih kecil dibandingkan dengan platform lainnya.

Selain itu, kami melakukan analisis sensitivitas untuk mempelajari pengaruh perpindahan input pada perpindahan output. Analisis ini mengungkapkan perbedaan sensitivitas perpindahan di antara platform engsel di semua arah. Platform engsel melingkar menunjukkan sensitivitas yang lebih tinggi di semua arah, menunjukkan kinerja keseluruhan yang lebih baik.

Akhirnya, kami membandingkan frekuensi alami dari empat platform. Platform engsel sudut kanan ditemukan memiliki frekuensi alami terkecil, sedangkan platform engsel segitiga memiliki yang terbesar. Platform engsel lingkaran dan elips yang sempurna menampilkan frekuensi alami yang serupa.

Singkatnya, analisis kami menyoroti pengaruh signifikan bentuk engsel fleksibel pada kinerja platform penentuan posisi mikro. Pilihan bentuk engsel mempengaruhi fleksibilitas, kinerja gerak, sensitivitas perpindahan, dan frekuensi alami dari mekanisme paralel yang sesuai. Berdasarkan temuan kami, platform engsel melingkar menunjukkan kinerja keseluruhan yang unggul dibandingkan dengan bentuk engsel lainnya.

Referensi:

- Yue Yi, Gao Feng, Zhao Xian-Chao. "Hubungan antara kekuatan input, muatan, kekakuan, dan perpindahan mikro-manipulator paralel 3-DOF yang tegak lurus." Jurnal Mekanisme dan Teori Mesin, 2010, 45 (4): 756-771.

-Teo Tat Joo, Chen I-Ming, Yang Gui-Lin. "Model perkiraan generik untuk menganalisis defleksi online besar dari sambungan lentur berbasis balok." Precision Engineering, 2010, 34 (4): 607-618.

- Tian Y., Shirinzadeh B., Zhang D. "Desain dan optimalisasi mikromanipulator paralel Fan XYZ dengan engsel lentur." Journal of Intelligent & Sistem Robot, 2009, 55 (4): 377-402.

- Ki Woon Chae, Wook-Bae Kim, Young Hun Jeong. "Nanopositioner fleksibel polimer transparan, digerakkan oleh aktuator tumpukan piezoelektrik." Jurnal Nanoteknologi, 2011, 22 (25): 250-256.

- Tian Y., Shirinzadeh B., Zhang D. "Mekanisme Lima Bar Berbasis Lentur untuk Mikro/Nanomanipulasi." Sensor dan Aktuator A, 2009, 153 (1): 96-104.

-Zhang Xian-min, Wang Hua, Hu Cun-yin. "Analisis tuning dinamis dan input elastis dari keramik piezoelektrik yang digerakkan 3-DOF yang sesuai dengan tahap pemosisian mikro presisi." Journal of Vibration Engineering, 2007, 20 (1): 9-14.

- Hu Junfeng, Zhang Xianmin. "Karakteristik gerak dan desain optimasi platform penentuan posisi presisi tiga derajat-kebebasan." Optical Precision Engineering, 2012, 20 (12): 2686-2695.

- Lu Ting, Cheng Weiming, Sun Linzhi. "Analisis dan Perbandingan Standar Akurasi Penentuan posisi dari Workbench Posisi Presisi." Desain dan Manufaktur Mekanik, 2007 (4): 141-143.