Сравнение производительности микропозиционных платформ из трех градусов для идеального круга,

Микро-нано-уровни позиционирования рабочего стола играет решающую роль в точной обработке, точном измерении, микроэлектронике, биоинженерии, нанонауке и технологических областях. Благодаря растущему значению и широкомасштабным приложениям, требования к рабочей кости с точки зрения точности, стабильности, жесткости и ответа стали более требовательными. Соответствующие механизмы, которые используют гибкие петли вместо традиционных кинематических пар, стали новым типом трансмиссионной структуры для платформ микропозиций. Эти механизмы обеспечивают такие преимущества, как отсутствие механического трения или разрыва, высокая чувствительность движения и простота обработки. Выбор гибких петли имеет решающее значение для производительности совместимых параллельных механизмов.

Аннотация (оригинал):

В реферате оригинальной статьи обсуждается сравнение и анализ статических и динамических характеристик платформы с тремя градусами из свободы с использованием различных гибких шарнирных форм, включая идеальный кружок, эллипс, подлинный угол и треугольные петли. Он подчеркивает различия в гибкости, производительности движения, чувствительности к смещению и естественной частоте среди платформ. Обнаружено, что платформа Circular Hinge демонстрирует лучшую общую производительность по сравнению с другими формами шарниров.

Аннотация (расширен):

В этой расширенной статье мы стремимся обсудить влияние гибкой формы шарниров на производительность платформ микропозиций. Мы предоставим подробный анализ статических и динамических характеристик совместимых параллельных механизмов, использующих различные гибкие формы шарнира. Основное внимание будет уделено идеальным платформам круга, эллипса, правоуса и треугольных шарниров, сравнивая их гибкость, производительность движения, чувствительность к смещению и естественную частоту.

Соответствующий механизм, с его гибкими петлями, предлагает многообещающую альтернативу традиционным кинематическим парам. Он устраняет механическое трение и пробелы, обеспечивая высокий уровень чувствительности движения и простоту обработки. Параллельная структура совместимых механизмов также расширяет их точную работу и возможности позиционирования, что делает их подходящими для различных применений, которые требуют высокого разрешения движения, быстрого отклика и компактных конструкций.

Чтобы проанализировать влияние различных гибких форм шарнира на производительность платформ микропозиций, мы разработали и сравнили четыре различных параллельных параллельных механизмов 3-RRR. Эти механизмы оснащены гибкими петлями различных форм, включая идеальный круг, эллипс, подлинный и треугольный.

Используя программное обеспечение для анализа конечных элементов ANSYS, мы оценили статические и динамические характеристики платформ. Анализ гибкости, основанный на сравнении матриц соответствия, выявил значительные различия между платформами шарниров. Платформа под прямым углом продемонстрировала самую высокую гибкость, в то время как платформа треугольной шарнирцы демонстрировала самую низкую гибкость. Идеальные платформы круга и эллипса демонстрировали аналогичную гибкость.

Мы также исследовали кинематическую производительность платформ, анализируя якобианские матрицы. В то время как все четыре платформы достигли желаемого движения, их производительность в разных направлениях значительно варьировалась. Это указывает на то, что гибкая форма шарнира оказывает значительное влияние на характеристики движения соответствующих параллельных механизмов. Примечательно, что платформа с правым углом показала меньший угол вращения по сравнению с другими платформами.

Кроме того, мы провели анализ чувствительности для изучения влияния входного смещения на выходное смещение. Анализ выявил различия в чувствительности к смещению среди платформ шарниров во всех направлениях. Платформа Circular Hinge демонстрировала более высокую чувствительность во всех направлениях, что указывает на лучшую общую производительность.

Наконец, мы сравнили естественные частоты четырех платформ. Было обнаружено, что платформа с правым углом имеет наименьшую естественную частоту, в то время как треугольная платформа шарнира имела наибольшую. Идеальные платформы круга и эллипса отображали аналогичные природные частоты.

Таким образом, наш анализ подчеркивает значительное влияние гибкой формы шарнира на производительность платформ микропозиции. Выбор формы шарнира влияет на гибкость, характеристики движения, чувствительность смещения и естественную частоту соответствующих параллельных механизмов. Основываясь на наших выводах, платформа Circular Hinge демонстрировала превосходную общую производительность по сравнению с другими формами шарниров.

Ссылки:

- Юэ Йи, Гао Фэн, Чжао Сянь-Чао. «Взаимосвязь между входной силой, полезной нагрузкой, жесткостью и смещением перпендикулярного параллельного микро-маманипулятора с 3 дофами». Журнал механизма и теории машин, 2010, 45 (4): 756-771.

-Тео Тат Джу, Чен I-Мин, Ян Ги-Лин. «Общая модель аппроксимации для анализа больших онлайн-отклонений на основе луча». Precision Engineering, 2010, 34 (4): 607-618.

- Tian Y., Shirinzadeh B., Zhang D. «Дизайн и оптимизация параллельного микроманипулятора вентилятора XYZ с петлями изгиба». Журнал Intelligent & Robotic Systems, 2009, 55 (4): 377-402.

- Ки Вун Че, Вук-Бай Ким, Янг Хун Чон. «Прозрачный полимерный нанопозитор изгибания, приводимый в действие приводом пьезоэлектрического стека». Journal of Nanotechnology, 2011, 22 (25): 250-256.

- Tian Y., Shirinzadeh B., Zhang D. «Механизм из пяти баров на основе изгиба для микро/наноманипуляции». Датчики и приводы A, 2009, 153 (1): 96-104.

-Чжан Сянь-Мин, Ван Хуа, Ху Кун-Инь. «Эластичная динамическая и входная настройка анализа пьезоэлектрической керамики приводила в действие 3-Dof-совместимую стадию микропозиции. Журнал Vibration Engineering, 2007, 20 (1): 9-14.

- Ху Джунфенг, Чжан Сянмин. «Характеристики движения и конструкция оптимизации платформы точности трех градусов точного позиционирования». Optical Precision Engineering, 2012, 20 (12): 2686-2695.

- Лу Тин, Ченг Вейминг, Сан Линжи. «Анализ и сравнение стандартов точности позиционирования точного позиционирования Workbench». Механический дизайн и производство, 2007 (4): 141-143.