Optimaal ontwerp van hexapod -mechanisme parameters voor grote slagflexibele hinge_hinge kennis_talls1

Abstract:

De uitvoering van een flexibel scharnierhexapod-mechanisme met een groot takt is sterk afhankelijk van de prestaties van het flexibele scharnier. Naarmate de slag toeneemt, neemt de stijfheid buiten de as af, wat leidt tot verminderde statische stabiliteit en nauwkeurigheid. Dit artikel bespreekt de oplossing voor de omgekeerde kinematica van het hexapod -mechanisme, inclusief de expansie- en samentrekkingslengte van elke tak en de rotatiehoek van elk scharnier. Bovendien onderzoekt het de optimalisatie van parameters voor het flexibele scharnierhexapod-mechanisme met grote takt. Het doel is om de slagvereisten voor elk scharnier te minimaliseren en toch te voldoen aan de bewegingsruimte -vereisten van het bewegende platform.

Optische systemen worden veel gebruikt in precisie -engineeringvelden zoals microscopie, halfgeleiderproductie en ruimte -exploratie. Nauwkeurige positionering van optische componenten is cruciaal voor het handhaven van de optische nauwkeurigheid. Het hexapod -mechanisme biedt precieze positionering voor traditionele optische componenten met behulp van flexibele scharnieren als kinematische paren. Deze scharnieren hebben een eenvoudige structuur, geen wrijving en hoge precisie. Traditionele volledig flexibele parallelle robots hebben echter beperkte werkruimtes, meestal in het kubieke micronbereik. Om grotere beroertes te bereiken, kan een tweetraps kinematisch mechanisme worden gebruikt. Deze aanpak verhoogt de systeemcomplexiteit en kosten. Dit artikel richt zich op het optimaliseren van het parameterontwerp van een flexibel scharnierhexapod-mechanisme met een groot takt, met een specifieke toepassing op de precieze positionering van optische componenten.

1. Kinematics inverse oplossing:

Het papier vestigt een pseudo-rigide lichaamsmodel van het flexibele scharnierhexapod-mechanisme. Het flexibele scharnier tussen het stut en het bewegende platform wordt verondersteld een sferisch gewricht te zijn met rotatiefheid, terwijl het flexibele scharnier tussen het stut en het vaste platform wordt aangenomen dat het een universeel scharnier is. De omgekeerde oplossing van de kinematica omvat het bepalen van de rotatiehoek van het flexibele scharnier. Dit wordt gedaan door de rotatiematrix van elk gewricht te berekenen en op te lossen voor de gewrichtsrotatiehoeken. Het resultaat is een set inverse oplossingen voor de vijf gewrichten van elke takketen.

2. Hexapod parameteroptimalisatie:

Het papier stelt een parameteroptimalisatieontwerp voor voor het hexapod -mechanisme. Het doel is om de maximale vervorming van alle flexibele scharnieren te minimaliseren en tegelijkertijd aan de werkruimte -vereisten te voldoen. Ontwerpparameters omvatten de straal van de cirkels waar de flexibele scharnieren zijn aangesloten, de hoek tussen lijnen die bepaalde punten verbinden en de hoogte tussen de vaste en bewegende platforms. De optimalisatie wordt gedaan door de minimale gewogen som van de maximale hoek en beweging van de flexibele scharnieren te vinden onder verschillende parametercombinaties. De resultaten laten zien dat de ontwerpparameters kunnen worden ingedeeld in drie categorieën: rotatie-georiënteerde, lineair geleide en uitgebreide optimalisatie.

Concluderend presenteert dit artikel een optimaal ontwerp voor de parameteroptimalisatie van een flexibel scharnierhexapod-mechanisme met een groot takt. De omgekeerde kinematica -oplossing wordt geanalyseerd en de parameters van het hexapod -mechanisme zijn geoptimaliseerd om de vervorming van het flexibele scharnier te minimaliseren en tegelijkertijd aan de werkruimte -vereisten te voldoen. De resultaten tonen het belang aan van het overwegen van zowel rotatie als expansie in het ontwerp en benadrukken de noodzaak van uitgebreide optimalisatie. De bevindingen bieden waardevolle inzichten voor het ontwerp en de optimalisatie van hexapod-mechanismen in toepassingen waarvoor grote taktbewegingen vereisen.