Thiết kế tối ưu các tham số cơ chế hexapod cho đột quỵ lớn bản lề linh hoạt_hinge kiến ​​thức_talls1

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. Khi đột quỵ tăng, độ cứng ngoài trục giảm, dẫn đến giảm độ ổn định và độ chính xác tĩnh. Bài viết này thảo luận về giải pháp cho động học nghịch đảo của cơ chế hexapod, bao gồm cả độ mở rộng và chiều dài co của từng nhánh và góc quay của mỗi bản lề. Ngoài ra, nó khám phá việc tối ưu hóa các tham số cho cơ chế hexapod bản lề linh hoạt lớn. Mục tiêu là để giảm thiểu các yêu cầu đột quỵ cho mỗi bản lề trong khi vẫn 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 chính xác như kính hiển vi, sản xuất chất bán dẫn và thăm dò không gian. Định vị chính xác của các thành phần quang học là rất quan trọng để duy trì độ chính xác quang học. Cơ chế hexapod cung cấp định vị chính xác cho các thành phần quang truyền thống sử dụng bản lề linh hoạt làm cặp động học. Những bản lề này có cấu trúc đơn giản, không có ma sát và độ chính xác cao. Tuy nhiên, robot song song hoàn toàn linh hoạt truyền thống có không gian làm việc hạn chế, thường là trong phạm vi micron khối. Để đạt được các nét lớn hơn, một cơ chế động học hai giai đoạn có thể được sử dụng. Cách tiếp cận này làm tăng độ phức tạp và chi phí hệ thống. Bài viết này tập trung vào việc tối ưu hóa thiết kế tham số của cơ chế hexapod bản lề linh hoạt lớn, với một ứng dụng cụ thể để định vị chính xác các thành phần quang học.

1. Giải pháp nghịch đảo động học:

Bài viết thiết lập một mô hình cơ thể giả của cơ chế hexapod linh hoạt. Bản lề linh hoạt giữa thanh chống và nền tảng di chuyển được coi là khớp hình cầu với độ cứng quay, trong khi bản lề linh hoạt giữa thanh chống và nền tảng cố định được coi là bản lề phổ quát. Dung dịch nghịch đảo động học liên quan đến việc xác định góc quay của bản lề linh hoạt. Điều này được thực hiện bằng cách tính toán ma trận xoay của mỗi khớp và giải cho các góc xoay khớp. Kết quả là một tập hợp các giải pháp nghịch đảo cho năm khớp của mỗi chuỗi nhánh.

2. Tối ưu hóa tham số hexapod:

Bài viết đề xuất một thiết kế tối ưu hóa tham số cho cơ chế hexapod. Mục tiêu là để giảm thiểu biến dạng tối đa của tất cả các 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 trong đó bản lề linh hoạt được kết nối, góc giữa các đường nối một số điểm nhất định và chiều cao giữa các nền tảng cố định và di chuyển. Việc tối ưu hóa được thực hiện bằng cách tìm tổng trọng số tối thiểu của góc tối đa và chuyển động của bản lề linh hoạt theo các kết hợp tham số khác nhau. Kết quả cho thấy các tham số thiết kế có thể được phân loại thành ba loại: tối ưu hóa định hướng xoay, hướng dẫn và tối ưu hóa toàn diện.

Tóm lại, bài viết này trình bày một thiết kế tối ưu cho tối ưu hóa tham số của một cơ chế hexapod bản lề linh hoạt lớn. Giải pháp động học nghịch đảo được phân tích và các tham số của cơ chế hexapod được tối ưu hóa để giảm thiểu biến dạng của bản lề linh hoạt trong khi đáp ứng các yêu cầu không gian làm việc. Kết quả cho thấy tầm quan trọng của việc xem xét cả xoay vòng và mở rộng trong thiết kế, và nêu bật sự cần thiết phải tối ưu hóa toàn diện. Các phát hiện cung cấp những hiểu biết có giá trị cho việc thiết kế và tối ưu hóa các cơ chế hexapod trong các ứng dụng yêu cầu các chuyển động lớn.