Порівняння продуктивності трьох градусів фредумних мікропозиційних платформ для ідеального кругового,

Мікро-нано-рівний робочий стан відіграє вирішальну роль у точності обробки, вимірювання точності, інженерії мікроелектроніки, біоінженерії, нанонауки та технологій. Зі збільшенням важливості та широкомасштабними додатками, вимоги до робочого столу з точки зору точності, стабільності, жорсткості та реагування стали більш вимогливими. Сумісні механізми, які використовують гнучкі петлі замість традиційних кінематичних пар, стали новим типом структури передачі для мікропозиційних платформ. Ці механізми забезпечують переваги, такі як відсутність механічного тертя чи розриву, високої чутливості до руху та простота обробки. Вибір гнучких петлей є критичним для виконання сумісних паралельних механізмів.

Анотація (оригінал):

Анотація оригінальної статті обговорює порівняння та аналіз статичної та динамічної характеристики платформи з трьох градусів із свободи, використовуючи різні гнучкі шарнірні форми, включаючи ідеальне коло, еліпс, правий кут та трикутні петлі. Він підкреслює відмінності в гнучкості, продуктивності руху, чутливості до переміщення та природній частоті серед платформ. Кругова платформа шарніру виявляє кращі загальні показники порівняно з іншими формами шарнірів.

Абстрактний (розширений):

У цій розширеній статті ми прагнемо далі обговорити вплив гнучкої форми шарніра на продуктивність мікропозиційних платформ. Ми надамо детальний аналіз статичних та динамічних характеристик сумісних паралельних механізмів, що використовують різні гнучкі форми шарніра. Основна увага буде зосереджена на ідеальному колі, еліпсі, правому куті та трикутних шарнірах, порівнюючи їх гнучкість, продуктивність руху, чутливість до переміщення та природну частоту.

Сумісний механізм з його гнучкими петлями пропонує перспективну альтернативу традиційним кінематичним парам. Це виключає механічне тертя та прогалини, забезпечуючи при цьому високий рівень чутливості до руху та простоти обробки. Паралельна структура сумісних механізмів також посилює їх точність роботи та можливості позиціонування, що робить їх придатними для різних застосувань, які потребують високої роздільної здатності, швидкої реакції та компактних конструкцій.

Для аналізу впливу різних гнучких форм шарнірів на продуктивність мікропозиційних платформ ми розробили та порівняли чотири різні паралельні механізми, сумісні з 3-RRR. Ці механізми оснащені гнучкими петлями різної форми, включаючи ідеальне коло, еліпс, правий кут та трикутний.

Використовуючи програмне забезпечення для аналізу кінцевих елементів ANSYS, ми оцінили статичні та динамічні характеристики платформ. Аналіз гнучкості на основі порівняння матриць відповідності виявив значні відмінності між шарнірними платформами. Платформа шарніра з правою кутою продемонструвала найвищу гнучкість, тоді як трикутна платформа шарнірів демонструвала найнижчу гнучкість. Ідеальне коло та еліпс -шарнірні платформи відображають подібну гнучкість.

Ми також досліджували кінематичні показники платформ, аналізуючи матриці якобії. Хоча всі чотири платформи досягли бажаного руху, їх продуктивність в різних напрямках значно відрізнялася. Це вказує на те, що гнучка форма шарніру має суттєвий вплив на продуктивність руху сумісних паралельних механізмів. Зокрема, платформа для шарніра правого кута показала менший кут обертання порівняно з іншими платформами.

Крім того, ми провели аналіз чутливості для вивчення впливу переміщення введення на переміщення виходу. Аналіз виявив відмінності в чутливості до переміщення між шарнірними платформами в усіх напрямках. Кругова платформа шарнірів демонструвала більш високу чутливість у всіх напрямках, що вказує на кращу загальну продуктивність.

Нарешті, ми порівняли природні частоти чотирьох платформ. Було виявлено, що платформа шарніра з правою кутом має найменшу природну частоту, в той час як платформа трикутної шарніра мала найбільшу. Ідеальні платформи кола та еліпс -шарніри відображали подібні природні частоти.

Підсумовуючи це, наш аналіз підкреслює значний вплив гнучкої форми шарніра на продуктивність мікропозиційних платформ. Вибір форми шарніра впливає на гнучкість, продуктивність руху, чутливість до переміщення та природну частоту сумісних паралельних механізмів. Виходячи з наших висновків, кругова шарнірна платформа демонструвала найкращі загальні показники порівняно з іншими шарнірними формами.

Посилання:

- Yue Yi, Gao Feng, Zhao Xian-Chao. "Зв'язок між вхідною силою, корисною навантаженням, жорсткістю та переміщенням 3-DOF перпендикулярного паралельного мікро-маніпулятора." Журнал механізму та теорії машин, 2010, 45 (4): 756-771.

-Teo Tat Joo, Chen I-Ming, Yang Gui-Lin. "Загальна модель наближення для аналізу великих онлайн-відхилень з'єднань на основі променя." Precision Engineering, 2010, 34 (4): 607-618.

- Тянь Ю., Ширінзаде Б., Чжан Д. "Дизайн та оптимізація вентилятора XYZ паралельного мікроманіпулятора з петлями з гнучками". Journal of Intelligent & Роботичні системи, 2009, 55 (4): 377-402.

- Ki Woon Chae, Wook-Bae Kim, Young Hun Jeong. "Прозорий нанопозиціонер полімерного згинання, що діє п'єзоелектричним приводом стека". Журнал нанотехнологій, 2011, 22 (25): 250-256.

- Тянь Ю., Ширінзаде Б., Чжан Д. "П'ятибарвний механізм на основі згинання для мікро/наноманіпуляції." Датчики та приводи A, 2009, 153 (1): 96-104.

-Чжан Сіан-Мін, Ван Хуа, Ху Кун-Інь. "Еластичний динамічний та вхідний аналіз аналізу п'єзоелектричної кераміки, що діє 3-DOF, що відповідає точній точній стадії мікропозиції". Journal of Vibration Engineering, 2007, 20 (1): 9-14.

- Ху Джунфенг, Чжан Сіанмін. "Характеристики руху та конструкція оптимізації платформи позиціонування з трьома градусами." Оптична точна інженерія, 2012, 20 (12): 2686-2695.

- Lu Ting, Cheng Weiming, Sun Linzhi. "Аналіз та порівняння стандартів точності позиціонування роботи з точним позиціонуванням." Механічна конструкція та виробництво, 2007 (4): 141-143.