Optimal design av Hexapod -mekanismparametrar för stora stroke flexibel Hinge_hinge Knowledge_talls1

Abstrakt:

Prestandan för en storslags flexibel gångjärnshexapodmekanism är starkt beroende av prestandan för det flexibla gångjärnet. När stroke ökar minskar styvheten utanför axeln, vilket leder till minskad statisk stabilitet och noggrannhet. Denna artikel diskuterar lösningen för den omvända kinematiken för hexapodmekanismen, inklusive expansions- och sammandragningslängden för varje gren och rotationsvinkeln för varje gångjärn. Dessutom undersöker den optimering av parametrar för den stora stroke flexibla gångjärnets hexapodmekanism. Målet är att minimera strokekraven för varje gångjärn samtidigt som man uppfyller rörelsesutrymmets krav på den rörliga plattformen.

Optiska system används allmänt inom precisionstekniska områden som mikroskopi, halvledarproduktion och rymdutforskning. Exakt positionering av optiska komponenter är avgörande för att upprätthålla optisk noggrannhet. Hexapodmekanismen erbjuder exakt positionering för traditionella optiska komponenter med flexibla gångjärn som kinematiska par. Dessa gångjärn har en enkel struktur, ingen friktion och hög precision. Traditionella helt flexibla parallella robotar har emellertid begränsade arbetsutrymmen, vanligtvis inom det kubiska mikronområdet. För att uppnå större slag kan en tvåstegs kinematisk mekanism användas. Detta tillvägagångssätt ökar systemkomplexiteten och kostnaden. Denna artikel fokuserar på att optimera parameterdesignen för en flexibelt hexapodmekanism med stor stroke, med en specifik applikation på den exakta positioneringen av optiska komponenter.

1. Kinematik omvänd lösning:

Uppsatsen upprättar en pseudo-styv kroppsmodell av den flexibla gångjärnets hexapodmekanism. Det flexibla gångjärnet mellan stag och rörlig plattform antas vara en sfärisk led med rotationsstyvhet, medan det flexibla gångjärnet mellan stag och fasta plattformen antas vara ett universellt gångjärn. Kinematikens omvända lösning innebär att bestämma rotationsvinkeln för det flexibla gångjärnet. Detta görs genom att beräkna rotationsmatrisen för varje fog och lösa för fogrotationsvinklarna. Resultatet är en uppsättning omvända lösningar för de fem lederna i varje grenkedja.

2. Hexapod -parameteroptimering:

Uppsatsen föreslår en parameteroptimeringsdesign för hexapodmekanismen. Målet är att minimera den maximala deformationen av alla flexibla gångjärn medan du uppfyller arbetsytans krav. Konstruktionsparametrar inkluderar radien för cirklarna där de flexibla gångjärnen är anslutna, vinkeln mellan linjer som förbinder vissa punkter och höjden mellan de fasta och rörliga plattformarna. Optimeringen görs genom att hitta den minsta viktade summan av den maximala vinkeln och rörelsen för de flexibla gångjärnen under olika parameterkombinationer. Resultaten visar att designparametrarna kan klassificeras i tre kategorier: rotationsorienterade, linjära styrda och omfattande optimering.

Sammanfattningsvis presenterar detta papper en optimal design för parameteroptimering av en flexibel hexapodmekanism med stor stroke. Den omvända kinematiklösningen analyseras och parametrarna för hexapod -mekanismen optimeras för att minimera deformationen av det flexibla gångjärnet medan man uppfyller arbetsytans krav. Resultaten visar vikten av att överväga både rotation och expansion i designen och belyser behovet av omfattande optimering. Resultaten ger värdefull insikt för utformning och optimering av hexapodmekanismer i applikationer som kräver rörelser med stor takt.