Оптимальная конструкция параметров механизма гексапода для большого хода гибкого шарнирного hinge_hinge1

Абстрактный:

Производительность гибкого шестигранного механизма с большим ударом в значительной степени зависит от производительности гибкого шарнира. По мере того, как удар увеличивается, жесткость вне оси уменьшается, что приводит к снижению статической стабильности и точности. В этой статье обсуждается решение для обратной кинематики механизма гексапода, включая расширение и длину сокращения каждой ветви и угол поворота каждого шарнира. Кроме того, он исследует оптимизацию параметров для гибкого шестигранного механизма с большим ударом. Цель состоит в том, чтобы минимизировать требования к инсультам для каждого шарнира, при этом удовлетворяя требованиям к пространству движения движущейся платформы.

Оптические системы широко используются в области точной инженерии, таких как микроскопия, полупроводниковое производство и исследование пространства. Точное расположение оптических компонентов имеет решающее значение для поддержания оптической точности. Гексапод механизм предлагает точное позиционирование для традиционных оптических компонентов, использующих гибкие петли в качестве кинематических пар. Эти петли имеют простую структуру, без трения и высокой точности. Тем не менее, традиционные полностью гибкие параллельные роботы имеют ограниченные рабочие места, обычно в диапазоне кубического микрона. Для достижения больших ударов можно использовать двухэтапный кинематический механизм. Этот подход увеличивает сложность и стоимость системы. Эта статья фокусируется на оптимизации конструкции параметров гибкого шестигранного механизма с большим ударом, с конкретным применением к точному расположению оптических компонентов.

1. Кинематическое обратное решение:

В статье устанавливается псевдо-жесткая модель тела гибкого шестнадцатеричного механизма. Предполагается, что гибкий шарнир между стойкой и движущейся платформой является сферическим соединением с жесткостью вращения, в то время как предполагается, что гибкий шарнир между стойкой и фиксированной платформой является универсальным шарниром. Кинематическое обратное решение включает в себя определение угла поворота гибкого шарнира. Это делается путем вычисления матрицы вращения каждого соединения и решения для угла вращения сустава. Результатом является набор обратных решений для пяти соединений каждой цепочки ветвей.

2. Оптимизация параметров шестигранника:

В статье предлагается конструкция оптимизации параметров для механизма гексапода. Цель состоит в том, чтобы минимизировать максимальную деформацию всех гибких петли при выполнении требований рабочего пространства. Параметры проектирования включают радиус кружков, где подключены гибкие петли, угол между линиями, соединяющими определенные точки, и высоту между фиксированными и движущимися платформами. Оптимизация осуществляется путем поиска минимальной взвешенной суммы максимального угла и перемещения гибких петли при различных комбинациях параметров. Результаты показывают, что параметры проектирования могут быть классифицированы на три категории: ориентированные на вращение, линейно-руководящее и всестороннее оптимизация.

В заключение, в этой статье представлена ​​оптимальная конструкция для оптимизации параметров гибкого шестигранного механизма с большим ударом. Решение обратной кинематики анализируется, и параметры механизма гексапода оптимизированы, чтобы минимизировать деформацию гибкого шарнира при удовлетворении требований рабочего пространства. Результаты демонстрируют важность рассмотрения как вращения, так и расширения в проекте, и подчеркивают необходимость комплексной оптимизации. Результаты предоставляют ценную информацию о проектировании и оптимизации шестигранных механизмов в приложениях, требующих движений с большими ударами.