Optimaal ontwerp van hexapod -mechanisme parameters voor grote slagflexibele hinge_hinge kennis_talls

Abstract:

De uitvoering van een flexibel scharnierhexapod-mechanisme met een groot takt is sterk afhankelijk van de prestaties van het flexibele scharnier. Een grotere slag in het flexibele scharnier resulteert in lagere stijfheid buiten de as, waardoor de algehele statische stabiliteit, stijfheid en nauwkeurigheid van het mechanisme worden verminderd. Dit artikel bespreekt de omgekeerde kinematica -oplossing van het hexapod -mechanisme, inclusief de expansie- en samentrekkingslengte van elke takketen en de rotatiehoek van elk scharnier. Op basis hiervan zijn de parameters van het hexapod-mechanisme met een volledig flexibel scharnier met een groot tak geoptimaliseerd om de slagvereisten van elk scharnier te minimaliseren en tegelijkertijd aan de bewegingsruimte-eisen van het bewegende platform te voldoen.

Optische systemen worden uitgebreid gebruikt in verschillende ultra-precisie-engineeringvelden zoals optische microscopen, halfgeleiderproductie en ruimte-exploratie. Om de nauwkeurigheid van het optische pad te waarborgen, zijn precieze positioneringssystemen vereist voor optische componenten. De positioneringsnauwkeurigheidsvereisten van sub-mirurorsplicing van ruimtevaarttelescopen met grote apartture, zoals de ruimtevaart sferische optische telescoop (spot), zijn extreem hoog. Traditionele parallelle robots met kinematische paren, zoals kogelgewrichten en universele gewrichten, worden gebruikt voor precieze positionering van optische componenten. Deze mechanismen kunnen echter verlies van precisie veroorzaken. Om dit te overwinnen, is een nieuw type parallelle robot met flexibele scharnieren ontwikkeld terwijl kinematische paren is ontwikkeld. Flexibele scharnieren bieden voordelen zoals een eenvoudige structuur, geen wrijving en hoge precisie, waardoor zeer precieze en nauwkeurige systemen mogelijk zijn. Traditionele volledig flexibele parallelle robots hebben echter een beperkte werkruimte, meestal in het kubieke micronniveau. Om een ​​grotere beroerte te bereiken, worden vaak kinematische mechanismen van twee fasen gebruikt, wat de systeemcomplexiteit en kosten verhoogt. Om dit aan te pakken, hebben onderzoekers flexibele parallelle robots ontwikkeld met grote slagen. Dit artikel richt zich op het ontwerp van de parameteroptimalisatie van een flexibel scharnierhexapod-mechanisme met een groot takt voor nauwkeurige positionering van optische componenten.

Kinematics inverse oplossing:

Een pseudo-rigide lichaamsmodel van het flexibele scharnierhexapod-mechanisme is vastgesteld en het flexibele scharnier wordt verondersteld een sferisch gewricht te zijn met rotatiestijfheid. De omgekeerde kinematica -oplossing omvat het bepalen van de expansie- en samentrekkingslengte van elke takketen en de rotatiehoek van elk scharnier. De rotatiematrix van elke takketen wordt berekend en de rotatiehoeken van de flexibele scharnieren worden verkregen. Met de bekende rotatiematrices wordt de totale rotatiematrix van elke vertakketting berekend. De rotatiehoeken van elk gewricht ten opzichte van de beginpositie kunnen vervolgens worden bepaald. De gewrichtsbewegingshoeveelheden of hoeken kunnen worden verkregen door de beginposities of attitudes af te trekken van de verkregen waarden.

Hexapod parameteroptimalisatie:

Het optimalisatieontwerp van parameters van het hexapod -mechanisme is bedoeld om de maximale vervorming van de flexibele scharnieren te minimaliseren en tegelijkertijd aan de werkruimte -vereisten te voldoen. De ontwerpparameters omvatten de straal van de cirkels die de vaste en bewegende platforms verbinden, de hoogte tussen de vaste en bewegende platforms en de hoeken. Het optimalisatieproces omvat het vinden van de maximale rotatiehoek en beweging van de flexibele scharnieren voor verschillende platformparametercombinaties. Het gewicht van deze maximale waarden wordt berekend en de platformparameters die resulteren in het kleinste gewicht-som worden als optimaal beschouwd. De ontwerpparameters kunnen worden ingedeeld in drie categorieën op basis van de gewichten die zijn toegewezen aan de