Optimal design av Hexapod -mekanismparametrar för stora stroke flexibel Hinge_hinge Knowledge_talls

Abstrakt:

Prestandan för en flexibel gångjärn med stor stroke är starkt beroende av det flexibla gångjärnets prestanda. Ett större slag i det flexibla gångjärnet resulterar i lägre styvhet utanför axeln och därmed minskar den totala statiska stabiliteten, styvheten och noggrannheten hos mekanismen. Denna artikel diskuterar den omvända kinematiklösningen för hexapodmekanismen, inklusive expansion och sammandragningslängd för varje grenkedja och rotationsvinkeln för varje gångjärn. Baserat på detta optimeras parametrarna för hexapodmekanismen med ett stort slags helt flexibelt gångjärn för att minimera strokekraven för varje gångjärn medan man uppfyller rörelsesutrymmets krav på den rörliga plattformen.

Optiska system används i stor utsträckning inom olika teknikområden för ultraprecision som optiska mikroskop, halvledarproduktion och rymdutforskning. För att säkerställa noggrannheten för den optiska vägen krävs exakta positioneringssystem för optiska komponenter. Positioneringsnoggrannhetskraven för delning av underspårning av storuppträdesutrymme teleskop, såsom det rymdsfäriska optiska teleskopet (Spot), är extremt höga. Traditionella parallella robotar med kinematiska par, såsom kulfogar och universella leder, används för exakt positionering av optiska komponenter. Dessa mekanismer kan emellertid orsaka förlust av precision. För att övervinna detta har en ny typ av parallell robot med flexibla gångjärn som kinematiska par utvecklats. Flexibla gångjärn erbjuder fördelar som en enkel struktur, ingen friktion och hög precision, vilket möjliggör mycket exakta och exakta system. Traditionella helt flexibla parallella robotar har emellertid begränsat arbetsutrymme, mestadels i kubisk mikronivå. För att uppnå en större stroke används ofta tvåstegs kinematiska mekanismer, vilket ökar systemkomplexiteten och kostnaden. För att ta itu med detta har forskare utvecklat flexibla parallella robotar med stora slag. Denna artikel fokuserar på parameteroptimeringsdesignen för en flexibelt hexapodmekanism med stor stroke för exakt positionering av optiska komponenter.

Kinematik omvänd lösning:

En pseudo-styv kroppsmodell av den flexibla gångjärnshexapodmekanismen upprättas, och det flexibla gångjärnet antas vara en sfärisk led med rotationsstyvhet. Den omvända kinematiklösningen innebär att bestämma expansion och sammandragningslängd för varje grenkedja och rotationsvinkeln för varje gångjärn. Rotationsmatrisen för varje grenkedja beräknas och rotationsvinklarna för de flexibla gångjärnen erhålls. Med de kända rotationsmatriserna beräknas den totala rotationsmatrisen för varje grenkedja. Rotationsvinklarna för varje fog relativt det initiala läget kan sedan bestämmas. De ledrörelsemängderna eller vinklarna kan erhållas genom att subtrahera de initiala positionerna eller attityderna från de erhållna värdena.

Hexapod -parameteroptimering:

Optimeringsdesignen för HEXAPOD -mekanismparametrar syftar till att minimera den maximala deformationen av de flexibla gångjärnen medan de uppfyller arbetsytans krav. Designparametrarna inkluderar radien för cirklarna som förbinder de fasta och rörliga plattformarna, höjden mellan de fasta och rörliga plattformarna och vinklarna. Optimeringsprocessen innebär att man hittar den maximala rotationsvinkeln och rörelsen för de flexibla gångjärnen för olika plattformsparameterkombinationer. Viktsumman för dessa maximala värden beräknas och plattformsparametrarna som resulterar i det minsta viktsummet anses vara optimala. Designparametrarna kan klassificeras i tre kategorier baserat på vikterna tilldelade