Comparație performanță a platformelor de micro-poziționare trei grade-de-libertate pentru o circulară perfectă,

Bancul de lucru de poziționare la nivel micro-nano joacă un rol crucial în prelucrarea de precizie, măsurarea preciziei, câmpurile de inginerie microelectronică, bioinginerie, nanoștiință și tehnologie. Cu importanța din ce în ce mai mare și aplicațiile largi, cerințele pentru bancul de lucru în ceea ce privește precizia, stabilitatea, rigiditatea și răspunsul au devenit mai solicitante. Mecanismele compatibile, care utilizează balamale flexibile în loc de perechi cinematice tradiționale, au apărut ca un nou tip de structură de transmisie pentru platformele de micro-poziționare. Aceste mecanisme oferă avantaje, cum ar fi frecare mecanică sau decalaj, sensibilitate la mișcare ridicată și simplitate a procesării. Alegerea balamalelor flexibile este esențială pentru performanța mecanismelor paralele conforme.

Rezumat (original):

Rezumatul articolului original discută despre comparația și analiza caracteristicilor statice și dinamice ale unei platforme de trei grade de libertate folosind diferite forme de balamale flexibile, incluzând cerc perfect, elipsă, unghi drept și balamale triunghiulare. El evidențiază diferențele de flexibilitate, performanță de mișcare, sensibilitate la deplasare și frecvență naturală între platforme. Se constată că platforma circulară de balamale prezintă o performanță generală mai bună în comparație cu alte forme de balamale.

Rezumat (extins):

În acest articol extins, ne propunem să discutăm în continuare influența formei de balamale flexibile asupra performanței platformelor de micro-poziționare. Vom oferi o analiză detaliată a caracteristicilor statice și dinamice ale mecanismelor paralele conforme care utilizează diferite forme de balamale flexibile. Accentul va fi pus pe platformele de balamale cu un cerc perfect, elipsa, unghiul drept și platformele de balamale triunghiulare, comparând flexibilitatea lor, performanța mișcării, sensibilitatea la deplasare și frecvența naturală.

Mecanismul conform, cu balamalele sale flexibile, oferă o alternativă promițătoare la perechile cinematice tradiționale. Elimină frecarea și lacunele mecanice, oferind în același timp un nivel ridicat de sensibilitate la mișcare și simplitate a procesării. Structura paralelă a mecanismelor conforme îmbunătățește, de asemenea, funcționarea lor de precizie și capacitățile de poziționare, ceea ce le face adecvate pentru diverse aplicații care necesită rezoluție de mișcare ridicată, răspuns rapid și proiecte compacte.

Pentru a analiza influența diferitelor forme de balamale flexibile asupra performanței platformelor de micro-poziționare, am proiectat și am comparat patru mecanisme paralele diferite conforme cu 3 rRR. Aceste mecanisme sunt echipate cu balamale flexibile de diferite forme, inclusiv cerc perfect, elipsă, unghi drept și triunghiular.

Folosind software -ul de analiză a elementelor finite ANSYS, am evaluat caracteristicile statice și dinamice ale platformelor. Analiza flexibilității, bazată pe compararea matricilor de conformitate, a relevat diferențe semnificative între platformele de balamale. Platforma cu balamale cu unghi drept a demonstrat cea mai mare flexibilitate, în timp ce platforma de balamală triunghiulară a prezentat cea mai mică flexibilitate. Platformele perfecte de cerc și elipse de balamale au prezentat o flexibilitate similară.

De asemenea, am investigat performanța cinematică a platformelor analizând matricile jacobiene. În timp ce toate cele patru platforme au obținut mișcarea dorită, performanța lor în direcții diferite au variat considerabil. Acest lucru indică faptul că forma de balamală flexibilă are un impact semnificativ asupra performanței de mișcare a mecanismelor paralele conforme. În special, platforma balamală cu unghi drept a arătat un unghi de rotație mai mic în comparație cu celelalte platforme.

Mai mult, am efectuat o analiză de sensibilitate pentru a studia influența deplasării intrării asupra deplasării ieșirilor. Analiza a relevat diferențele de sensibilitate la deplasare între platformele de balamale în toate direcțiile. Platforma circulară de balamale a prezentat o sensibilitate mai mare în toate direcțiile, ceea ce indică o performanță generală mai bună.

În cele din urmă, am comparat frecvențele naturale ale celor patru platforme. S-a constatat că platforma cu balamale cu unghi drept are cea mai mică frecvență naturală, în timp ce platforma de balamală triunghiulară avea cea mai mare. Platformele perfecte de cerc și elipse de balamale au afișat frecvențe naturale similare.

În rezumat, analiza noastră evidențiază influența semnificativă a formei de balamale flexibile asupra performanței platformelor de micro-poziționare. Alegerea formei de balamale afectează flexibilitatea, performanța mișcării, sensibilitatea la deplasare și frecvența naturală a mecanismelor paralele conforme. Pe baza descoperirilor noastre, platforma circulară de balamale a prezentat performanțe generale superioare în comparație cu alte forme de balamale.

Referințe:

- Yue Yi, Gao Feng, Zhao Xian-Chao. "Relația dintre forța de intrare, sarcina utilă, rigiditatea și deplasarea unui micro-manipulator paralel perpendicular 3-DOF." Journal of Mechanism and Machine Theory, 2010, 45 (4): 756-771.

-Teo Tat Joo, Chen I-Ming, Yang Gui-Lin. "Un model de aproximare generică pentru analizarea unor mari devieri online ale articulațiilor de flexură bazate pe fascicul." Precision Engineering, 2010, 34 (4): 607-618.

- Tian Y., Shirinzadeh B., Zhang D. "Proiectarea și optimizarea micromanipulatorului paralel XYZ cu balamale de flexură." Journal of Intelligent & Robotic Systems, 2009, 55 (4): 377-402.

- Ki Woon Chae, Wook-Bae Kim, tânărul Hun Jeong. "Un nanopositist transparent polimeric cu balamale de flexie, acționat de un actuator de stivă piezoelectrică." Journal of Nanotechnology, 2011, 22 (25): 250-256.

- Tian Y., Shirinzadeh B., Zhang D. "Un mecanism de cinci bare bazat pe flexuri pentru micro/nanomanipulare." Senzori și actuatori A, 2009, 153 (1): 96-104.

-Zhang Xian-Min, Wang Hua, Hu Cun-Yin. "Analiza dinamică elastică și de reglare a intrării unei ceramice piezoelectrice a acționat în 3 Dof Precision Micro-poziționing Etape." Journal of Vibration Engineering, 2007, 20 (1): 9-14.

- Hu Junfeng, Zhang Xianmin. "Caracteristicile mișcării și proiectarea optimizării platformei de poziționare de precizie de trei grade de libertate." Optical Precision Engineering, 2012, 20 (12): 2686-2695.

- Lu Ting, Cheng Weiming, Sun Linzhi. "Analiza și compararea standardelor de precizie de precizie a bancului de lucru pentru poziționarea de precizie." Proiectare mecanică și fabricație, 2007 (4): 141-143.