Porovnanie výkonu trojstupňových mikropolohúcich platforiem pre dokonalý obežník,

Workbench na úrovni mikro-nano-úrovní zohráva rozhodujúcu úlohu pri presnom obrábaní, presnom meraní, mikroelektronike, bioinžinierstve, nanoscience a technologických oblastiach. Vďaka zvyšujúcemu sa významom a rozsiahlym aplikáciám sa požiadavky na pracovný stôl z hľadiska presnosti, stability, tuhosti a reakcie stali náročnejšími. Súlad s mechanizmami, ktoré namiesto tradičných kinematických párov používajú flexibilné pánty, sa objavili ako nový typ prenosovej štruktúry pre platformy mikro priberania. Tieto mechanizmy poskytujú výhody, ako napríklad žiadne mechanické trenie alebo medzeru, vysoká citlivosť pohybu a jednoduchosť spracovania. Výber flexibilných pántov je rozhodujúci pre výkon kompatibilných paralelných mechanizmov.

Abstrakt (originálny):

Abstrakt pôvodného článku pojednáva o porovnaní a analýze statických a dynamických charakteristík platformy s trojstupňou voľnosti pomocou rôznych flexibilných foriem závesu vrátane dokonalého kruhu, elipsy, pravého uhla a trojuholníkových pántov. Zdôrazňuje rozdiely v flexibilite, výkone pohybu, citlivosti vytesnenia a prirodzenej frekvencie medzi platformami. Zistilo sa, že platforma kruhového závesu vykazuje lepšiu celkovú výkonnosť v porovnaní s inými formami závesu.

Abstrakt (rozšírený):

V tomto rozšírenom článku sa snažíme ďalej diskutovať o vplyve flexibilnej formy závesu na výkonnosť platforiem na polohovanie mikro. Poskytneme podrobnú analýzu statických a dynamických charakteristík kompatibilných paralelných mechanizmov využívajúcich rôzne flexibilné formy závesu. Dôraz sa zameriava na dokonalý kruh, elipsu, pravostranný a trojuholníkový závesný platformy, porovnávanie ich flexibility, výkonu pohybu, citlivosť na posun a prirodzenú frekvenciu.

Súčasný mechanizmus s flexibilnými pántmi ponúka sľubnú alternatívu k tradičným kinematickým párom. Eliminuje mechanické trenie a medzery a zároveň poskytuje vysokú úroveň citlivosti na pohyb a jednoduchosť spracovania. Paralelná štruktúra kompatibilných mechanizmov tiež zvyšuje ich presné prevádzkové a polohovacie schopnosti, vďaka čomu sú vhodné pre rôzne aplikácie, ktoré vyžadujú vysoké rozlíšenie pohybu, rýchlu reakciu a kompaktné vzory.

Aby sme analyzovali vplyv rôznych flexibilných foriem závesu na výkonnosť platforiem na mikro priberanie, navrhli sme a porovnali štyri rôzne paralelné mechanizmy kompatibilné s 3-RRR. Tieto mechanizmy sú vybavené flexibilnými pántami rôznych tvarov, vrátane dokonalého kruhu, elipsy, pravého uhla a trojuholníkov.

Pomocou softvéru Finte Element Analysis ANSYS sme vyhodnotili statické a dynamické charakteristiky platforiem. Analýza flexibility na základe porovnania matíc zhody odhalila významné rozdiely medzi platformami závesu. Platforma závesu v pravom uhle preukázala najvyššiu flexibilitu, zatiaľ čo platforma trojuholníkového závesu vykazovala najnižšiu flexibilitu. Perfektné platformy kruhu a závesu Ellipse a Ellipse vykazovali podobnú flexibilitu.

Skúmali sme tiež kinematický výkon platforiem analýzou Jacobian Matice. Zatiaľ čo všetky štyri platformy dosiahli požadovaný pohyb, ich výkonnosť v rôznych smeroch sa značne líšila. To naznačuje, že flexibilná forma závesu má významný vplyv na výkonnosť v kompatibilných paralelných mechanizmoch. Najmä platforma závesu v pravom uhle vykazovala v porovnaní s ostatnými platformami menší uhol rotácie.

Ďalej sme vykonali analýzu citlivosti, aby sme študovali vplyv vstupného posunu na výtlak výstupu. Analýza odhalila rozdiely v citlivosti na posun medzi platformami závesu vo všetkých smeroch. Platforma kruhového závesu vykazovala vyššiu citlivosť vo všetkých smeroch, čo naznačuje lepší celkový výkon.

Nakoniec sme porovnali prírodné frekvencie štyroch platforiem. Zistilo sa, že platforma závesu v pravom uhle má najmenšiu prirodzenú frekvenciu, zatiaľ čo platforma trojuholníkového závesu mala najväčšiu. Pravidelné platformy kruhu a závesu Ellipse zobrazovali podobné prírodné frekvencie.

Stručne povedané, naša analýza zdôrazňuje významný vplyv flexibilnej formy závesu na výkonnosť platforiem na polohovanie mikro. Výber formy závesu ovplyvňuje flexibilitu, výkon pohybu, citlivosť na posun a prirodzenú frekvenciu kompatibilných paralelných mechanizmov. Na základe našich zistení vykazovala platforma kruhového závesu vynikajúcu celkovú výkonnosť v porovnaní s inými formami závesu.

Odkazy:

- Yue Yi, Gao Feng, Zhao Xian-Chao. „Vzťah medzi vstupnou silou, užitočným zaťažením, tuhosťou a posunom 3-DOF kolmého paralelného mikro-manipulátora.“ Journal of Mechanism and Machine Theory, 2010, 45 (4): 756-771.

-Teo Tat Joo, Chen I-Ming, Yang Gui-Lin. „Generický aproximačný model na analýzu veľkých online vychýlenia ohybových kĺbov založených na lúči.“ Precision Engineering, 2010, 34 (4): 607-618.

- Tian Y., Shirinzadeh B., Zhang D. „Návrh a optimalizácia paralelného mikromakulátora Fan XYZ s závesmi v ohybe.“ Journal of Intelligent & Robotic Systems, 2009, 55 (4): 377-402.

- Ki Woon Chae, Wook-Bae Kim, Young Hun Jeong. „Transparentný nanopostožista polymérneho ohybu, ovládaný piezoelektrickým zásobníkom.“ Journal of Nanotechnology, 2011, 22 (25): 250-256.

- Tian Y., Shirinzadeh B., Zhang D. „Mechanizmus piatich barov založený na ohybe pre mikro/nanomanipuláciu.“ Senzory a ovládače A, 2009, 153 (1): 96-104.

-Zhang Xian-Min, Wang Hua, Hu Cun-yin. „Elastická analýza dynamického a vstupného ladenia piezoelektrickej keramiky ovládala 3-DOF kompatibilnú presnú fázu mikro pripevňovania.“ Journal of Vibration Engineering, 2007, 20 (1): 9-14.

- Hu Junfeng, Zhang Xianmin. „Charakteristiky pohybu a návrh optimalizácie na platforme pre presnosť polohy trojstupňovej voľby.“ Optical Precision Engineering, 2012, 20 (12): 2686-2695.

- Lu ting, Cheng Weiming, Sun Linzhi. „Analýza a porovnanie štandardov presnosti polohy pracovného stola pre presné umiestnenie.“ Mechanical Design and Manufacturing, 2007 (4): 141-143.