Thiết kế tối ưu các tham số cơ chế hexapod cho đột quỵ lớn bản lề linh hoạt_hinge kiến ​​thức_talls

Tóm tắt:

Hiệu suất của một cơ chế hexapod bản lề linh hoạt lớn phụ thuộc rất nhiều vào hiệu suất của bản lề linh hoạt. Một cú đánh lớn hơn trong bản lề linh hoạt dẫn đến độ cứng ngoài trục thấp hơn, do đó làm giảm độ ổn định tĩnh, độ cứng và độ chính xác của cơ chế. Bài viết này thảo luận về giải pháp động học nghịch đảo của cơ chế hexapod, bao gồm độ mở rộng và chiều dài co của từng chuỗi nhánh và góc quay của mỗi bản lề. Dựa trên điều này, các tham số của cơ chế hexapod với bản lề hoàn toàn linh hoạt mạnh mẽ được tối ưu hóa để giảm thiểu các yêu cầu đột quỵ của mỗi bản lề trong khi đáp ứng các yêu cầu không gian chuyển động của nền tảng di chuyển.

Các hệ thống quang học được sử dụng rộng rãi trong các lĩnh vực kỹ thuật cực kỳ chính xác khác nhau như kính hiển vi quang học, sản xuất chất bán dẫn và thăm dò không gian. Để đảm bảo độ chính xác của đường dẫn quang, các hệ thống định vị chính xác được yêu cầu cho các thành phần quang học. Các yêu cầu về độ chính xác định vị của việc ghép nối mirror phụ của các kính viễn vọng không gian apererture lớn, chẳng hạn như kính viễn vọng quang học hình cầu không gian (SPOT), là cực kỳ cao. Các robot song song truyền thống với các cặp động học, chẳng hạn như khớp bóng và khớp phổ quát, được sử dụng để định vị chính xác các thành phần quang học. Tuy nhiên, các cơ chế này có thể gây mất độ chính xác. Để khắc phục điều này, một loại robot song song mới với bản lề linh hoạt khi các cặp động học đã được phát triển. Bản lề linh hoạt cung cấp các lợi thế như cấu trúc đơn giản, không ma sát và độ chính xác cao, cho phép các hệ thống chính xác và chính xác cao. Tuy nhiên, robot song song hoàn toàn linh hoạt truyền thống có không gian làm việc hạn chế, chủ yếu ở cấp độ micron khối. Để đạt được một cú đánh lớn hơn, các cơ chế động học hai giai đoạn thường được sử dụng, làm tăng độ phức tạp và chi phí của hệ thống. Để giải quyết vấn đề này, các nhà nghiên cứu đã phát triển robot song song linh hoạt với những nét lớn. Bài viết này tập trung vào thiết kế tối ưu hóa tham số của cơ chế hexapod bản lề linh hoạt lớn để định vị chính xác các thành phần quang học.

Giải pháp nghịch đảo động học:

Một mô hình cơ thể giả của cơ chế hexapod bản lề linh hoạt được thiết lập, và bản lề linh hoạt được coi là một khớp hình cầu với độ cứng quay. Dung dịch động học nghịch đảo liên quan đến việc xác định độ mở rộng và chiều dài co của từng chuỗi nhánh và góc quay của mỗi bản lề. Ma trận xoay của mỗi chuỗi nhánh được tính toán và các góc xoay của bản lề linh hoạt thu được. Với các ma trận xoay đã biết, ma trận xoay tổng thể của mỗi chuỗi nhánh được tính toán. Các góc xoay của mỗi khớp so với vị trí ban đầu sau đó có thể được xác định. Số lượng hoặc góc chuyển động chung có thể thu được bằng cách trừ các vị trí hoặc thái độ ban đầu từ các giá trị thu được.

Tối ưu hóa tham số hexapod:

Thiết kế tối ưu hóa của các tham số cơ chế hexapod nhằm giảm thiểu biến dạng tối đa của bản lề linh hoạt trong khi đáp ứng các yêu cầu không gian làm việc. Các tham số thiết kế bao gồm bán kính của các vòng tròn kết nối các nền tảng cố định và di chuyển, chiều cao giữa các nền tảng cố định và di chuyển và các góc. Quá trình tối ưu hóa liên quan đến việc tìm góc quay tối đa và chuyển động của bản lề linh hoạt cho các kết hợp tham số nền tảng khác nhau. Tổng trọng lượng của các giá trị tối đa này được tính toán và các tham số nền tảng dẫn đến tổng trọng lượng nhỏ nhất được coi là tối ưu. Các tham số thiết kế có thể được phân loại thành ba loại dựa trên các trọng số được gán cho