Optimálny návrh parametrov mechanizmu hexapodu pre veľké zdvihy flexibilné haning_inge znalosti_talls

Abstraktný:

Výkon flexibilného mechanizmu hexapodu vo veľkom stopke sa vo veľkej miere spolieha na výkon flexibilného závesu. Väčší zdvih vo flexibilnom závese vedie k nižšej tuhosti mimo osi, čím sa znižuje celková statická stabilita, tuhosť a presnosť mechanizmu. Tento článok pojednáva o inverznom kinematickom roztoku mechanizmu hexapodu, vrátane expanzie a dĺžky kontrakcie každého vetvového reťazca a uhla rotácie každého závesu. Na základe toho sú parametre hexapodového mechanizmu s plne flexibilným závesom s veľkým množstvom optimalizované tak, aby minimalizovali požiadavky na zdvih každého závesu a zároveň splnili požiadavky na pohybový priestor pohyblivej platformy.

Optické systémy sa vo veľkej miere používajú v rôznych ultra-presných inžinierskych poliach, ako sú optické mikroskopy, výroba polovodičov a prieskum vesmíru. Aby sa zabezpečila presnosť optickej cesty, pre optické komponenty sú potrebné presné polohovacie systémy. Požiadavky na presnosť polohy pri zostrihu čiastkového podniku veľkých vesmírnych teleskopov, ako je vesmírny sférický optický ďalekohľad (SPOT), sú mimoriadne vysoké. Tradičné paralelné roboty s kinematickými pármi, ako sú guľové kĺby a univerzálne kĺby, sa používajú na presné umiestnenie optických komponentov. Tieto mechanizmy však môžu spôsobiť stratu presnosti. Aby sa to prekonalo, bol vyvinutý nový typ paralelného robota s flexibilnými pántmi, keď sa kinematické páry vyvinuli. Flexibilné závesy ponúkajú výhody, ako je jednoduchá štruktúra, bez trenia a vysoká presnosť, čo umožňuje vysoko presné a presné systémy. Tradičné plne flexibilné paralelné roboty však majú obmedzený pracovný priestor, väčšinou na úrovni kubických mikrónov. Na dosiahnutie väčšej mozgovej príhody sa často používajú dvojstupňové kinematické mechanizmy, čo zvyšuje komplexnosť a náklady systému. Aby sa to vyriešilo, vedci vyvinuli flexibilné paralelné roboty s veľkými ťahmi. Tento dokument sa zameriava na návrh optimalizácie parametrov veľkého šikmého mechanizmu hexapodu na presné umiestnenie optických komponentov.

Kinematické inverzné riešenie:

Je stanovený pseudo-rigidný model tela flexibilného hexapodového mechanizmu závesu a flexibilný pánt sa považuje za sférický kĺb s rotačnou tuhosťou. Inverzný kinematický roztok zahŕňa určenie expanzie a dĺžky kontrakcie každého vetvového reťazca a uhol rotácie každého závesu. Vypočíta sa rotačná matica každého vetvového reťazca a získajú sa uhly rotácie flexibilných pántov. Pri známych rotačných matrici sa vypočíta celková rotácia matice každého vetvového reťazca. Potom je možné určiť uhly rotácie každého kĺbu vzhľadom na počiatočnú polohu. Množstvo pohybu kĺbov alebo uhly sa môžu získať odpočítaním počiatočných polohy alebo postojov z získaných hodnôt.

Optimalizácia parametrov hexapod:

Cieľom návrhu optimalizácie parametrov mechanizmu hexapodu je minimalizovať maximálnu deformáciu flexibilných pántov pri splnení požiadaviek na pracovný priestor. Konštrukčné parametre zahŕňajú polomer kruhov spájajúcich pevné a pohybujúce sa platformy, výška medzi pevnými a pohyblivými platformami a uhly. Proces optimalizácie zahŕňa nájdenie maximálneho uhla rotácie a pohyb flexibilných pántov pre rôzne kombinácie parametrov platformy. Vypočíta sa hmotnosť týchto maximálnych hodnôt a parametre platformy, ktoré vedú k najmenšej hmotnosti sumy, sa považujú za optimálne. Konštrukčné parametre možno klasifikovať do troch kategórií na základe váh priradených k