Optimal utforming av Hexapod -mekanismeparametere for stort slag fleksibel hengsel_hinging Kunnskap_talls

Abstrakt:

Ytelsen til et fleksibelt hengsel i stor hjerneslag er avhengig av ytelsen til det fleksible hengslet. Et større hjerneslag i det fleksible hengslet resulterer i lavere av-aksen stivhet, og reduserer dermed den generelle statiske stabiliteten, stivheten og nøyaktigheten av mekanismen. Denne artikkelen diskuterer den omvendte kinematikkløsningen av heksapod -mekanismen, inkludert utvidelses- og sammentrekningslengden til hver grenkjede og rotasjonsvinkelen til hvert hengsel. Basert på dette er parametrene for Hexapod-mekanismen med et stort slag som er fullt fleksibelt hengsel optimalisert for å minimere slagkravene til hvert hengsel mens du oppfyller bevegelseskravene til den bevegelige plattformen.

Optiske systemer brukes omfattende i forskjellige ultra-presisjonstekniske felt som optiske mikroskop, halvlederproduksjon og romutforskning. For å sikre nøyaktigheten av den optiske banen, er det nødvendig med presise posisjoneringssystemer for optiske komponenter. Kravene til posisjonsnøyaktigheten av sub-mirror spleising av romteleskoper med stor aperture, for eksempel romfærisk optisk teleskop (spot), er ekstremt høye. Tradisjonelle parallelle roboter med kinematiske par, for eksempel kuleledd og universelle ledd, brukes til presis plassering av optiske komponenter. Imidlertid kan disse mekanismene forårsake tap av presisjon. For å overvinne dette er en ny type parallell robot med fleksible hengsler ettersom kinematiske par blitt utviklet. Fleksible hengsler gir fordeler som en enkel struktur, ingen friksjon og høy presisjon, noe som muliggjør svært presise og nøyaktige systemer. Imidlertid har tradisjonelle fullt fleksible parallelle roboter begrenset arbeidsplass, mest i kubikkmikronnivå. For å oppnå et større hjerneslag brukes ofte to-trinns kinematiske mekanismer, noe som øker systemkompleksiteten og kostnadene. For å adressere dette har forskere utviklet fleksible parallelle roboter med store slag. Denne artikkelen fokuserer på parameteroptimaliseringsdesign av en fleksibelt hengslende heksapod-mekanisme for presis posisjonering av optiske komponenter.

Kinematikk omvendt løsning:

En pseudo-stiv kroppsmodell av den fleksible hengselens hexapod-mekanisme er etablert, og det fleksible hengslet antas å være et sfærisk ledd med rotasjonsstivhet. Den omvendte kinematikkløsningen innebærer å bestemme utvidelses- og sammentrekningslengden til hver grenkjede og rotasjonsvinkelen til hvert hengsel. Rotasjonsmatrisen til hver grenkjede beregnes, og rotasjonsvinklene til de fleksible hengslene oppnås. Med de kjente rotasjonsmatriser beregnes den totale rotasjonsmatrisen til hver grenkjede. Rotasjonsvinklene til hver ledd i forhold til startposisjonen kan deretter bestemmes. De felles bevegelsesmengdene eller vinklene kan oppnås ved å trekke fra startposisjonene eller holdningene fra de oppnådde verdiene.

Hexapod -parameteroptimalisering:

Optimaliseringsutformingen av Hexapod -mekanismerparametere tar sikte på å minimere den maksimale deformasjonen av de fleksible hengslene mens du oppfyller arbeidsområdet krav. Designparametrene inkluderer radius for sirklene som forbinder de faste og bevegelige plattformene, høyden mellom de faste og bevegelige plattformene og vinklene. Optimaliseringsprosessen innebærer å finne maksimal rotasjonsvinkel og bevegelse av de fleksible hengslene for forskjellige plattformparameterkombinasjoner. Vektsummen til disse maksimale verdiene beregnes, og plattformparametrene som resulterer i den minste vektsum anses som optimale. Designparametrene kan klassifiseres i tre kategorier basert på vektene som er tilordnet