Progettazione ottimale dei parametri del meccanismo hexapod per Hinge_hinge Knowled_talls a grande tratto1

Astratto:

L'esecuzione di un meccanismo di hexapod flessibile di cerniera flessibile di grandezza dipende fortemente dalle prestazioni della cerniera flessibile. All'aumentare dell'ictus, la rigidità fuori asse diminuisce, portando a una riduzione della stabilità statica e della precisione. Questo documento discute la soluzione per la cinematica inversa del meccanismo esapod, compresa la lunghezza di espansione e contrazione di ciascun ramo e l'angolo di rotazione di ciascuna cerniera. Inoltre, esplora l'ottimizzazione dei parametri per il meccanismo di hexapod flessibile flessibile. L'obiettivo è ridurre al minimo i requisiti di ictus per ciascuna cerniera, pur soddisfacendo i requisiti di spazio di movimento della piattaforma in movimento.

I sistemi ottici sono ampiamente utilizzati in campi di ingegneria di precisione come microscopia, produzione di semiconduttori ed esplorazione dello spazio. Il posizionamento preciso dei componenti ottici è cruciale per mantenere l'accuratezza ottica. Il meccanismo di Hexapod offre un posizionamento preciso per i componenti ottici tradizionali che utilizzano cerniere flessibili come coppie cinematiche. Queste cerniere hanno una struttura semplice, nessun attrito e alta precisione. Tuttavia, i robot paralleli completamente flessibili tradizionali hanno spazi di lavoro limitati, di solito nella gamma cubica di micron. Per ottenere tratti più grandi, è possibile utilizzare un meccanismo cinematico a due stadi. Questo approccio aumenta la complessità e il costo del sistema. Questo documento si concentra sull'ottimizzazione della progettazione dei parametri di un meccanismo di hexapod flessibile di cerniera flessibile, con un'applicazione specifica al posizionamento preciso dei componenti ottici.

1. Soluzione inversa cinematica:

L'articolo stabilisce un modello di corpo pseudo-rigido del meccanismo flessibile dell'esapod della cerniera. Si presume che la cerniera flessibile tra il montante e la piattaforma mobile sia un giunto sferico con rigidità rotazionale, mentre si presume che la cerniera flessibile tra il puntone e la piattaforma fissa sia una cerniera universale. La soluzione inversa cinematica prevede la determinazione dell'angolo di rotazione della cerniera flessibile. Questo viene fatto calcolando la matrice di rotazione di ciascun giunto e risolvendo gli angoli di rotazione dell'articolazione. Il risultato è un insieme di soluzioni inverse per le cinque articolazioni di ciascuna catena di ramo.

2. Ottimizzazione dei parametri hexapod:

L'articolo propone un design di ottimizzazione dei parametri per il meccanismo dell'esapod. L'obiettivo è ridurre al minimo la massima deformazione di tutte le cerniere flessibili mentre soddisfa i requisiti dell'area di lavoro. I parametri di progettazione includono il raggio dei cerchi in cui sono collegati le cerniere flessibili, l'angolo tra le linee che collegano determinati punti e l'altezza tra le piattaforme fisse e mobili. L'ottimizzazione viene eseguita trovando la somma minima ponderata dell'angolo massimo e del movimento delle cerniere flessibili in diverse combinazioni di parametri. I risultati mostrano che i parametri di progettazione possono essere classificati in tre categorie: ottimizzazione orientata alla rotazione, guida lineare e completa.

In conclusione, questo documento presenta un design ottimale per l'ottimizzazione dei parametri di un meccanismo hexapod flessibile di cerniera flessibile. Viene analizzata la soluzione cinematica inversa e i parametri del meccanismo dell'esapod sono ottimizzati per ridurre al minimo la deformazione della cerniera flessibile mentre soddisfa i requisiti dell'area di lavoro. I risultati dimostrano l'importanza di considerare sia la rotazione che l'espansione nella progettazione ed evidenziare la necessità di un'ottimizzazione completa. I risultati forniscono preziose approfondimenti per la progettazione e l'ottimizzazione dei meccanismi hexapod nelle applicazioni che richiedono movimenti di grandezza.