Perbandingan prestasi platform mikro-kedudukan mikro tiga darjah untuk pekeliling yang sempurna,

Workbench kedudukan kedudukan mikro-nano memainkan peranan penting dalam pemesinan ketepatan, pengukuran ketepatan, kejuruteraan mikroelektronik, bioengineering, nanoscience, dan bidang teknologi. Dengan peningkatan kepentingan dan aplikasi yang luas, keperluan untuk meja kerja dari segi ketepatan, kestabilan, kekakuan, dan tindak balas telah menjadi lebih menuntut. Mekanisme yang mematuhi, yang menggunakan engsel fleksibel dan bukannya pasangan kinematik tradisional, telah muncul sebagai jenis struktur transmisi baru untuk platform mikro. Mekanisme ini memberikan kelebihan seperti tiada geseran mekanikal atau jurang, kepekaan gerakan yang tinggi, dan kesederhanaan pemprosesan. Pilihan engsel fleksibel adalah penting untuk prestasi mekanisme selari yang mematuhi.

Abstrak (asal):

Abstrak artikel asal membincangkan perbandingan dan analisis ciri-ciri statik dan dinamik platform tiga darjah kebebasan menggunakan bentuk engsel fleksibel yang berbeza, termasuk bulatan sempurna, elips, sudut kanan, dan engsel segi tiga. Ia menyoroti perbezaan fleksibiliti, prestasi gerakan, sensitiviti anjakan, dan kekerapan semula jadi di antara platform. Platform engsel bulat didapati mempamerkan prestasi keseluruhan yang lebih baik berbanding dengan bentuk engsel lain.

Abstrak (diperluas):

Dalam artikel yang diperluaskan ini, kami berhasrat untuk membincangkan pengaruh bentuk engsel fleksibel mengenai prestasi platform mikro. Kami akan menyediakan analisis terperinci mengenai ciri -ciri statik dan dinamik mekanisme selari yang mematuhi menggunakan bentuk engsel fleksibel yang berbeza. Tumpuannya adalah pada lingkaran sempurna, elips, sudut kanan, dan platform engsel segi tiga, membandingkan fleksibiliti, prestasi gerakan, kepekaan anjakan, dan kekerapan semula jadi.

Mekanisme yang mematuhi, dengan engsel fleksibel, menawarkan alternatif yang menjanjikan kepada pasangan kinematik tradisional. Ia menghilangkan geseran dan jurang mekanikal, sambil memberikan kepekaan gerakan yang tinggi dan kesederhanaan pemprosesan. Struktur selari mekanisme yang mematuhi juga meningkatkan keupayaan operasi dan kedudukan ketepatan mereka, menjadikannya sesuai untuk pelbagai aplikasi yang memerlukan resolusi gerakan yang tinggi, tindak balas cepat, dan reka bentuk padat.

Untuk menganalisis pengaruh bentuk engsel fleksibel yang berbeza terhadap prestasi platform pemotasan mikro, kami merancang dan membandingkan empat mekanisme selari yang mematuhi 3 RRR yang berbeza. Mekanisme ini dilengkapi dengan engsel fleksibel pelbagai bentuk, termasuk bulatan sempurna, elips, sudut kanan, dan segi tiga.

Menggunakan perisian analisis unsur terhingga ANSYS, kami menilai ciri -ciri statik dan dinamik platform. Analisis fleksibiliti, berdasarkan perbandingan matriks pematuhan, menunjukkan perbezaan yang signifikan di antara platform engsel. Platform engsel sudut kanan menunjukkan fleksibiliti tertinggi, manakala platform engsel segi tiga mempamerkan fleksibiliti terendah. Platform engsel bulatan yang sempurna dan elips menunjukkan fleksibiliti yang sama.

Kami juga menyiasat prestasi kinematik platform dengan menganalisis matriks Jacobian. Walaupun semua empat platform mencapai gerakan yang diingini, prestasi mereka dalam arah yang berbeza berbeza -beza. Ini menunjukkan bahawa bentuk engsel fleksibel mempunyai kesan yang signifikan terhadap prestasi gerakan mekanisme selari yang mematuhi. Terutama, platform engsel sudut kanan menunjukkan sudut putaran yang lebih kecil berbanding platform lain.

Selain itu, kami menjalankan analisis kepekaan untuk mengkaji pengaruh anjakan input pada anjakan output. Analisis ini mendedahkan perbezaan dalam kepekaan anjakan di kalangan platform engsel ke semua arah. Platform engsel bulat mempamerkan kepekaan yang lebih tinggi di semua arah, menunjukkan prestasi keseluruhan yang lebih baik.

Akhirnya, kami membandingkan frekuensi semula jadi dari empat platform. Platform engsel sudut kanan didapati mempunyai kekerapan semula jadi yang paling kecil, manakala platform engsel segi tiga mempunyai yang terbesar. Platform engsel bulatan yang sempurna dan elips menunjukkan frekuensi semula jadi yang sama.

Ringkasnya, analisis kami menyoroti pengaruh penting dalam bentuk engsel fleksibel terhadap prestasi platform kedudukan mikro. Pilihan bentuk engsel mempengaruhi fleksibiliti, prestasi gerakan, sensitiviti anjakan, dan kekerapan semulajadi mekanisme selari yang mematuhi. Berdasarkan penemuan kami, platform engsel bulat mempamerkan prestasi keseluruhan yang lebih baik berbanding dengan bentuk engsel lain.

Rujukan:

- Yue Yi, Gao Feng, Zhao Xian-Chao. "Hubungan antara daya input, muatan, kekakuan, dan anjakan 3-DOF mikro-manipulator selari." Jurnal Mekanisme dan Teori Mesin, 2010, 45 (4): 756-771.

-Teo Tat Joo, Chen I-Ming, Yang Gui-lin. "Model penghampiran generik untuk menganalisis pesongan dalam talian yang besar dalam sendi lentur berasaskan rasuk." Kejuruteraan Precision, 2010, 34 (4): 607-618.

- Tian Y., Shirinzadeh B., Zhang D. "Reka bentuk dan pengoptimuman kipas XYZ selari micromanipulator dengan engsel lentur." Jurnal Pintar & Robotik Sistem, 2009, 55 (4): 377-402.

- Ki Woon Chae, Wook-Bae Kim, Young Hun Jeong. "Nanopositioner Flexure-Hinge Polymeric, yang digerakkan oleh penggerak stack piezoelektrik." Jurnal Nanoteknologi, 2011, 22 (25): 250-256.

- Tian Y., Shirinzadeh B., Zhang D. "Mekanisme lima bar berasaskan lenturan untuk mikro/nanomanipulation." Sensor dan penggerak A, 2009, 153 (1): 96-104.

-Zhang Xian-Min, Wang Hua, Hu Cun-Yin. "Analisis penalaan dinamik dan input elastik seramik piezoelektrik yang digerakkan oleh tahap mikro-kedudukan mikro presisi 3-DOF." Jurnal Kejuruteraan Getaran, 2007, 20 (1): 9-14.

- Hu Junfeng, Zhang Xianmin. "Ciri-ciri Gerakan dan Reka Bentuk Pengoptimuman Platform Kedudukan Ketepatan Tiga Darjah-of-Freedom." Kejuruteraan Ketepatan Optik, 2012, 20 (12): 2686-2695.

- Lu Ting, Cheng Weiming, Sun Linzhi. "Analisis dan Perbandingan Ketepatan Kedudukan Piawaian Kerja Precision Position." Reka Bentuk dan Pembuatan Mekanikal, 2007 (4): 141-143.