Trijų laipsnių freedomo mikropėjimų platformų, skirtų tobulai apskritai, našumo palyginimas,

Mikro-nano lygio padėties nustatymo darbinė kastorė vaidina lemiamą vaidmenį tiksliai apdirbant, tikslus matavimas, mikroelektronikos inžinerija, bioinžinerija, nanomokslas ir technologijos laukai. Didėjant svarbai ir plačiai, darbo stalo reikalavimai, atsižvelgiant į tikslumą, stabilumą, standumą ir atsakymą, tapo reiklesni. Suderinami mechanizmai, kuriuose vietoj tradicinių kinematinių porų naudojami lankstūs vyriai, atsirado kaip naujos rūšies perdavimo struktūra mikroelektrinių platformoms. Šie mechanizmai suteikia privalumų, tokių kaip ne mechaninė trintis ar tarpas, didelis judesio jautrumas ir apdorojimo paprastumas. Lanksčių vyrių pasirinkimas yra labai svarbus reikalavimus atitinkančių lygiagrečių mechanizmų veikimui.

Anotacija (originali):

Originalaus straipsnio santraukoje aptariamas statinių ir dinaminių charakteristikų palyginimas ir analizė, naudojant skirtingas lanksčias vyrių formas, įskaitant tobulą apskritimą, elipsę, dešiniojo kampą ir trikampius vyrius. Tai pabrėžia lankstumo, judesio našumo, poslinkio jautrumo ir natūralaus dažnio skirtumus tarp platformų. Rasta, kad apskrito vyrio platforma pasižymi geresniu bendra veikla, palyginti su kitomis vyrių formomis.

Anotacija (išplėsta):

Šiame išplėstiniame straipsnyje mes siekiame toliau aptarti lanksčios vyrio formos įtaką mikrobilizavimo platformų našumui. Pateiksime išsamią statinių ir dinaminių reikalavimus atitinkančių lygiagrečių mechanizmų, naudojant skirtingas lanksčias vyrių formas, analizę. Didžiausias dėmesys bus skiriamas tobulam ratui, elipsėms, dešiniajam kampui ir trikampėms vyrių platformoms, palyginant jų lankstumą, judesio našumą, poslinkio jautrumą ir natūralų dažnį.

Atitinkamas mechanizmas, turintis lanksčius vyrius, siūlo perspektyvią alternatyvą tradicinėms kinematinėms poroms. Tai pašalina mechaninę trintį ir spragas, tuo pačiu užtikrinant aukštą judesio jautrumą ir apdorojimo paprastumą. Lygiagrečia reikalavimus atitinkančių mechanizmų struktūra taip pat pagerina jų tikslumo veikimą ir padėties nustatymo galimybes, todėl jie yra tinkami įvairioms programoms, kurioms reikalinga didelė judesio skiriamoji geba, greita reakcija ir kompaktiški dizainai.

Norėdami išanalizuoti skirtingų lanksčių vyrių formų įtaką mikrobilizuotų platformų veikimui, mes suprojektavome ir palyginome keturis skirtingus 3-RRR suderinamus paralelinius mechanizmus. Šie mechanizmai yra aprūpinti įvairių formų lanksčiais vyriais, įskaitant tobulą apskritimą, elipsę, dešinįjį kampą ir trikampį.

Naudodami baigtinių elementų analizės programinę įrangą ANSYS, mes įvertinome statines ir dinamines platformų charakteristikas. Lankstumo analizė, pagrįsta atitikties matricų palyginimu, atskleidė reikšmingus vyrių platformų skirtumus. Dešinio kampo vyrio platforma parodė didžiausią lankstumą, o trikampė vyrio platforma parodė mažiausią lankstumą. Puikios apskritimo ir elipsės vyrių platformos rodė panašų lankstumą.

Mes taip pat ištyrėme platformų kinematinį našumą analizuodami Jokūbo matricas. Nors visos keturios platformos pasiekė norimą judesį, jų našumas skirtingomis kryptimis labai skyrėsi. Tai rodo, kad lanksti vyrio forma daro didelę įtaką reikalavimus atitinkančių lygiagrečių mechanizmų judesio veikimui. Pažymėtina, kad dešiniojo kampo vyrių platforma parodė mažesnį sukimosi kampą, palyginti su kitomis platformomis.

Be to, mes atlikome jautrumo analizę, norėdami ištirti įvesties poslinkio įtaką išvesties poslinkiui. Analizė atskleidė vyrių platformų poslinkio jautrumo skirtumus visomis kryptimis. Apskritimo vyrio platforma parodė didesnį jautrumą visomis kryptimis, tai rodo geresnį bendrą našumą.

Galiausiai palyginome natūralius keturių platformų dažnius. Buvo nustatyta, kad dešiniojo kampo vyrių platforma turi mažiausią natūralų dažnį, o trikampė vyrio platforma buvo didžiausia. Puikios apskritimo ir elipsės vyrių platformos rodė panašius natūralius dažnius.

Apibendrinant galima pasakyti, kad mūsų analizė pabrėžia didelę lanksčios vyrio formos įtaką mikrobilizavimo platformų veikimui. Vyro formos pasirinkimas turi įtakos lankstumui, judesio našumui, poslinkio jautrumui ir natūralų suderinamųjų lygiagrečių mechanizmų dažnį. Remiantis mūsų išvadomis, apskrito vyrio platforma pasižymėjo aukštesniu būdu, palyginti su kitomis vyrių formomis.

Nuorodos:

- Yue Yi, Gao Feng, Zhao Xian-Chao. "3-DOF statmenos lygiagretaus mikro manipuliatoriaus santykis tarp įvestų jėgų, naudingo krovinio, standumo ir poslinkio." Journal of Mechanizmo ir mašinų teorija, 2010, 45 (4): 756-771.

-Teo Tat Joo, Chen I-Ming, Yang Gui-Lin. "Bendras apytikslis modelis, skirtas analizuoti didelius internetinius įlinkius į pluošto pagrindu pagamintus lenkimo sąnarius." „Precision Engineering“, 2010, 34 (4): 607-618.

- Tian Y., Shirinzadeh B., Zhang D. "Ventiliatoriaus XYZ lygiagretaus mikromanipuliatoriaus su lenkimo vyriais dizainas ir optimizavimas." Žurnalas „Intellient“ & Robotų sistemos, 2009, 55 (4): 377–402.

- Ki Woon Chae, Wook-Bae Kim, Young Hun Jeong. "Skaidrus polimerinis lankstus-hinge nanopozeras, įjungiamas pjezoelektrine kamino pavara." Journal of Nanotechnology, 2011, 22 (25): 250-256.

- Tian Y., Shirinzadeh B., Zhang D. "Mikro/nanomanipuliacijos lanksčiame penkių juostų mechanizmas". Jutikliai ir pavaros A, 2009, 153 (1): 96-104.

-Zhang Xian-min, Wang Hua, Hu Cun-Yin. "Pjezoelektrinės keramikos veikimo 3-DOF reikalavimus atitinkančio tikslumo mikropozicijos etapo elastinė dinaminė ir įvesties derinimo analizė." Journal of Vibration Engineering, 2007, 20 (1): 9–14.

- Hu Junfengas, Zhangas Xianminas. "Trijų laipsnių freedomo tikslumo padėties nustatymo platformos judesio charakteristikos ir optimizavimo projektavimas." Optinio tikslumo inžinerija, 2012, 20 (12): 2686-2695.

- Lu Ting, Cheng Weiming, Sun Linzhi. "Tiksliojo padėties nustatymo darbo vietų nustatymo standartų analizė ir palyginimas." Mechanical Design and Manufacturing, 2007(4): 141-143.