השוואת ביצועים של פלטפורמות מיקום מיקרו-מיקרו של שלוש מעלות מעגל עגול מושלם,

ספסל העבודה המוצב ברמת המיקרו-ננו ממלא תפקיד מכריע בעיבוד דיוק, מדידת דיוק, הנדסת מיקרואלקטרוניקה, הנדסה ביולוגית, ננו-מדע וטכנולוגיה. עם חשיבותה הגוברת ויישומים רחבים, הדרישות לספסל העבודה מבחינת דיוק, יציבות, נוקשות ותגובה הפכו תובעניים יותר. מנגנונים תואמים, המשתמשים בצירים גמישים במקום זוגות קינמטיים מסורתיים, התגלו כסוג חדש של מבנה הילוכים לפלטפורמות מיקום מיקרו. מנגנונים אלה מספקים יתרונות כמו ללא חיכוך מכני או פער, רגישות לתנועה גבוהה ופשטות העיבוד. הבחירה בצירים גמישים היא קריטית לביצועים של מנגנונים מקבילים תואמים.

מופשט (מקורי):

התקציר של המאמר המקורי דן בהשוואה ובניתוח של המאפיינים הסטטיים והדינאמיים של פלטפורמת תלת-מעלות-פרדום באמצעות צורות ציר גמישות שונות, כולל מעגל מושלם, אליפסה, צירים ימניים ומשולשים. זה מדגיש את ההבדלים בגמישות, ביצועי תנועה, רגישות לעקירה ותדירות טבעית בין הפלטפורמות. נמצא כי פלטפורמת הציר המעגלי מציגה ביצועים כוללים טובים יותר בהשוואה לצורות ציר אחרות.

מופשט (מורחב):

במאמר מורחב זה אנו שואפים לדון עוד יותר בהשפעת צורת הציר הגמישה על הביצועים של פלטפורמות מיקום מיקרו. אנו נספק ניתוח מפורט של המאפיינים הסטטיים והדינאמיים של מנגנונים מקבילים תואמים תוך שימוש בצורות ציר גמישות שונות. המוקד יהיה על מעגל המושלם, אליפסה, זווית ימנית ומשולשת, ישוו בין גמישותן, ביצועי התנועה, רגישות העקירה ותדירות טבעית.

המנגנון התואם, עם הצירים הגמישים שלו, מציע אלטרנטיבה מבטיחה לזוגות קינמטיים מסורתיים. זה מבטל חיכוך מכני ופערים, תוך מתן רמת רגישות גבוהה של תנועה ופשטות העיבוד. המבנה המקביל של מנגנונים תואמים משפר גם את יכולות הפעילות והמיקום המדויקות שלהם, מה שהופך אותם למתאימים ליישומים שונים הדורשים רזולוציה תנועה גבוהה, תגובה מהירה ועיצובים קומפקטיים.

כדי לנתח את ההשפעה של צורות ציר גמישות שונות על הביצועים של פלטפורמות מיקום מיקרו, עיצבנו והשווינו ארבעה מנגנונים מקבילים תואמים 3-RR שונים. מנגנונים אלה מצוידים בצירים גמישים של צורות שונות, כולל מעגל מושלם, אליפסה, זווית ימנית ומשולשת.

בעזרת תוכנת ניתוח אלמנטים סופיים ANSYS, הערכנו את המאפיינים הסטטיים והדינמיים של הפלטפורמות. ניתוח הגמישות, המבוסס על השוואה בין מטריצות ציות, חשף הבדלים משמעותיים בין פלטפורמות הציר. פלטפורמת הציר הזווית הימנית הדגימה את הגמישות הגבוהה ביותר, ואילו פלטפורמת הציר המשולשת הציגה את הגמישות הנמוכה ביותר. פלטפורמות הציר המושלמות של מעגל ואליפסה הציגו גמישות דומה.

חקרנו גם את הביצועים הקינמטיים של הפלטפורמות על ידי ניתוח המטריצות ג'ייקוביאניות. בעוד שכל ארבע הפלטפורמות השיגו את התנועה הרצויה, הביצועים שלהם בכיוונים שונים השתנו במידה ניכרת. זה מצביע על כך שלצורת הציר הגמיש יש השפעה משמעותית על ביצועי התנועה של המנגנונים המקבילים התואמים. ראוי לציין כי פלטפורמת הציר הזווית הימנית הראתה זווית סיבוב קטנה יותר בהשוואה לפלטפורמות האחרות.

יתר על כן, ערכנו ניתוח רגישות כדי לחקור את ההשפעה של תזוזת הקלט על תזוזת הפלט. הניתוח חשף הבדלים ברגישות העקירה בין פלטפורמות הציר לכל הכיוונים. פלטפורמת הציר המעגלית הציגה רגישות גבוהה יותר לכל הכיוונים, מה שמצביע על ביצועים כוללים טובים יותר.

לבסוף, השווינו את התדרים הטבעיים של ארבע הפלטפורמות. נמצא כי פלטפורמת הציר הזווית הימנית הייתה בעלת התדר הטבעי הקטן ביותר, ואילו לפלטפורמת הציר המשולשת הייתה הגדולה ביותר. פלטפורמות הציר המושלמות של מעגל ואליפסה הציגו תדרים טבעיים דומים.

לסיכום, הניתוח שלנו מדגיש את ההשפעה המשמעותית של צורת ציר גמישה על הביצועים של פלטפורמות מיקום מיקרו. הבחירה בצורת הציר משפיעה על הגמישות, ביצועי התנועה, רגישות העקירה והתדירות הטבעית של המנגנונים המקבילים התואמים. בהתבסס על הממצאים שלנו, פלטפורמת הציר המעגלית הציגה ביצועים כוללים מעולים בהשוואה לצורות ציר אחרות.

הפניות:

- Yue Yi, Gao Feng, Zhao Xian-Chao. "קשר בין כוח קלט, עומס מטען, קשיחות ועקירה של מיקרו-מניפולטור מקביל בן 3 דופק." כתב העת למנגנון ותורת מכונות, 2010, 45 (4): 756-771.

-טאו טאט ג'ו, חן אי-מינג, יאנג גוי-לין. "מודל קירוב גנרי לניתוח סטיות מקוונות גדולות של מפרקי כיפוף מבוססי קורות." הנדסת דיוק, 2010, 34 (4): 607-618.

- טיאן י., שירינזדה ב., ג'אנג ד. "תכנון ואופטימיזציה של Fan XYZ Micromanipulator מקביל עם צירי גמישות." Journal of Intelligent & מערכות רובוטיות, 2009, 55 (4): 377-402.

- קי ווון צ'ה, ווק-באה קים, האון ג'ונג הצעיר. "ננו-מיקום גמישות פולימרית שקופה, המופעל על ידי מפעיל ערימה פיזואלקטרי." Journal of Nanotechnology, 2011, 22 (25): 250-256.

- טיאן י., שירינזדה ב., ג'אנג ד. "מנגנון מבוסס חמישה מוטות מבוסס גמישות למיקרו/ננומניפולציה." חיישנים ומפעילים א ', 2009, 153 (1): 96-104.

-ג'אנג שיאן-מין, וואנג הואה, הו קון-יין. "ניתוח כוונון דינאמי וקלט אלסטי של קרמיקה פיזואלקטרית פעלה שלב מיקרו מיקרו תואם 3-DOF." כתב העת להנדסת רטט, 2007, 20 (1): 9-14.

- הו ג'ונפנג, ג'אנג שיאנמין. "מאפייני תנועה ותכנון אופטימיזציה של פלטפורמת מיקום דיוק של שלוש מעלות-פרדום." הנדסת דיוק אופטי, 2012, 20 (12): 2686-2695.

- Lu ting, Cheng Weiming, Sun Linzhi. "ניתוח והשוואה בין תקני דיוק המיקום של ספסל העבודה של מיקום הדיוק." תכנון וייצור מכני, 2007 (4): 141-143.