Progettazione ottimale dei parametri del meccanismo hexapod per Hinge_hinge Knowled_talls a grande tratto

Astratto:

Le prestazioni di un meccanismo di hexapod flessibili flessibili di grandezza si basa fortemente sulle prestazioni della cerniera flessibile. Un colpo più grande nella cerniera flessibile provoca una rigidità off-asse inferiore, riducendo così la stabilità statica complessiva, la rigidità e l'accuratezza del meccanismo. Questo documento discute la soluzione cinematica inversa del meccanismo dell'esapod, compresa l'espansione e la lunghezza di contrazione di ciascuna catena di ramo e l'angolo di rotazione di ciascuna cerniera. Sulla base di questo, i parametri del meccanismo esapod con una cerniera completamente flessibile sono ottimizzati per ridurre al minimo i requisiti di ictus di ciascuna cerniera mentre soddisfa i requisiti di spazio di movimento della piattaforma mobile.

I sistemi ottici sono ampiamente utilizzati in vari campi di ingegneria ultra-precisione come microscopi ottici, produzione di semiconduttori ed esplorazione dello spazio. Al fine di garantire l'accuratezza del percorso ottico, sono necessari sistemi di posizionamento precisi per i componenti ottici. I requisiti di accuratezza del posizionamento dello giunzione sub-mirror di telescopi spaziali di grandi dimensioni, come lo spazio telescopio ottico sferico (Spot), sono estremamente elevati. I robot paralleli tradizionali con coppie cinematiche, come giunti a sfera e giunti universali, sono usati per un posizionamento preciso dei componenti ottici. Tuttavia, questi meccanismi possono causare perdita di precisione. Per ovviare a questo, è stato sviluppato un nuovo tipo di robot parallelo con cerniere flessibili come coppie cinematiche. Le cerniere flessibili offrono vantaggi come una struttura semplice, nessun attrito e alta precisione, consentendo sistemi altamente precisi e accurati. Tuttavia, i robot paralleli completamente flessibili tradizionali hanno uno spazio di lavoro limitato, principalmente a livello cubico di micron. Per ottenere una corsa più grande, vengono spesso utilizzati meccanismi cinematici a due stadi, il che aumenta la complessità e il costo del sistema. Per affrontare questo, i ricercatori hanno sviluppato robot paralleli flessibili con grandi colpi. Questo documento si concentra sulla progettazione dell'ottimizzazione dei parametri di un meccanismo hexapod flessibile di cerniera flessibile per un posizionamento preciso dei componenti ottici.

Soluzione inversa cinematica:

Viene stabilito un modello di corpo pseudo-rigido del meccanismo di hexapod flessibile della cerniera e si presume che la cerniera flessibile sia un'articolazione sferica con rigidità rotazionale. La soluzione cinematica inversa prevede la determinazione dell'espansione e della lunghezza di contrazione di ciascuna catena di ramo e l'angolo di rotazione di ciascuna cerniera. Viene calcolata la matrice di rotazione di ciascuna catena di ramo e si ottengono gli angoli di rotazione delle cerniere flessibili. Con le matrici di rotazione note, viene calcolata la matrice di rotazione complessiva di ciascuna catena di ramo. È quindi possibile determinare gli angoli di rotazione di ciascun giunto rispetto alla posizione iniziale. Gli importi o gli angoli del movimento articolare possono essere ottenuti sottraendo le posizioni o gli atteggiamenti iniziali dai valori ottenuti.

Ottimizzazione dei parametri hexapod:

La progettazione di ottimizzazione dei parametri del meccanismo hexapod mira a ridurre al minimo la massima deformazione delle cerniere flessibili mentre soddisfa i requisiti dell'area di lavoro. I parametri di progettazione includono il raggio dei cerchi che collegano le piattaforme fisse e mobili, l'altezza tra le piattaforme fisse e mobili e gli angoli. Il processo di ottimizzazione prevede la ricerca dell'angolo massimo di rotazione e del movimento delle cerniere flessibili per diverse combinazioni di parametri della piattaforma. Viene calcolata la somma di peso di questi valori massimi e i parametri della piattaforma che si traducono nella somma di peso più piccoli sono considerati ottimale. I parametri di progettazione possono essere classificati in tre categorie in base ai pesi assegnati al