So sánh hiệu suất của các nền tảng định vị vi mô ba độ tự do cho Thông tư hoàn hảo,

Bàn làm việc định vị cấp độ vi mô đóng vai trò quan trọng trong gia công chính xác, đo lường chính xác, kỹ thuật vi điện tử, sinh học, khoa học nano và các lĩnh vực công nghệ. Với tầm quan trọng ngày càng tăng và các ứng dụng trên phạm vi rộng, các yêu cầu đối với bàn làm việc về độ chính xác, ổn định, độ cứng và phản ứng đã trở nên khắt khe hơn. Các cơ chế tuân thủ, sử dụng bản lề linh hoạt thay vì các cặp động học truyền thống, đã nổi lên như một loại cấu trúc truyền mới cho các nền tảng vị trí vi mô. Các cơ chế này cung cấp các lợi thế như không có ma sát cơ học hoặc khoảng cách, độ nhạy chuyển động cao và sự đơn giản của việc xử lý. Việc lựa chọn bản lề linh hoạt là rất quan trọng đối với hiệu suất của các cơ chế song song tuân thủ.

Tóm tắt (Bản gốc):

Tóm tắt của bài viết gốc thảo luận về việc so sánh và phân tích các đặc tính tĩnh và động của nền tảng ba độ tự do sử dụng các dạng bản lề linh hoạt khác nhau, bao gồm vòng tròn hoàn hảo, hình elip, góc phải và bản lề hình tam giác. Nó nhấn mạnh sự khác biệt về tính linh hoạt, hiệu suất chuyển động, độ nhạy dịch chuyển và tần số tự nhiên giữa các nền tảng. Nền tảng bản lề tròn được tìm thấy để thể hiện hiệu suất tổng thể tốt hơn so với các hình thức bản lề khác.

Tóm tắt (mở rộng):

Trong bài viết mở rộng này, chúng tôi mong muốn thảo luận thêm về ảnh hưởng của hình thức bản lề linh hoạt đến hiệu suất của các nền tảng vị trí vi mô. Chúng tôi sẽ cung cấp một phân tích chi tiết về các đặc tính tĩnh và động của các cơ chế song song tuân thủ sử dụng các hình thức bản lề linh hoạt khác nhau. Trọng tâm sẽ là các nền tảng bản lề hoàn hảo, hình elip, góc phải và hình tam giác, so sánh tính linh hoạt, hiệu suất chuyển động, độ nhạy dịch chuyển và tần số tự nhiên của chúng.

Cơ chế tuân thủ, với bản lề linh hoạt, cung cấp một sự thay thế đầy hứa hẹn cho các cặp động học truyền thống. Nó loại bỏ ma sát cơ học và các khoảng trống, đồng thời cung cấp độ nhạy chuyển động cao và đơn giản của quá trình xử lý. Cấu trúc song song của các cơ chế tuân thủ cũng tăng cường khả năng vận hành và định vị chính xác của chúng, làm cho chúng phù hợp cho các ứng dụng khác nhau yêu cầu độ phân giải chuyển động cao, phản ứng nhanh và thiết kế nhỏ gọn.

Để phân tích ảnh hưởng của các hình thức bản lề linh hoạt khác nhau đến hiệu suất của các nền tảng vị trí vi mô, chúng tôi đã thiết kế và so sánh bốn cơ chế song song 3 RRR khác nhau. Các cơ chế này được trang bị bản lề linh hoạt của các hình dạng khác nhau, bao gồm vòng tròn hoàn hảo, hình elip, góc phải và hình tam giác.

Sử dụng phần mềm phân tích phần tử hữu hạn ANSYS, chúng tôi đã đánh giá các đặc tính tĩnh và động của các nền tảng. Việc phân tích tính linh hoạt, dựa trên việc so sánh các ma trận tuân thủ, cho thấy sự khác biệt đáng kể giữa các nền tảng bản lề. Nền tảng bản lề góc bên phải đã thể hiện tính linh hoạt cao nhất, trong khi nền tảng bản lề hình tam giác thể hiện tính linh hoạt thấp nhất. Các nền tảng bản lề hoàn hảo và hình elip hiển thị tính linh hoạt tương tự.

Chúng tôi cũng đã điều tra hiệu suất động học của các nền tảng bằng cách phân tích các ma trận Jacobian. Trong khi cả bốn nền tảng đạt được chuyển động mong muốn, hiệu suất của chúng theo các hướng khác nhau rất khác nhau. Điều này chỉ ra rằng dạng bản lề linh hoạt có tác động đáng kể đến hiệu suất chuyển động của các cơ chế song song tuân thủ. Đáng chú ý, nền tảng bản lề góc bên phải cho thấy góc xoay nhỏ hơn so với các nền tảng khác.

Hơn nữa, chúng tôi đã tiến hành phân tích độ nhạy để nghiên cứu ảnh hưởng của chuyển vị đầu vào đối với dịch chuyển đầu ra. Phân tích cho thấy sự khác biệt về độ nhạy dịch chuyển giữa các nền tảng bản lề theo mọi hướng. Nền tảng bản lề tròn thể hiện độ nhạy cao hơn theo mọi hướng, cho thấy hiệu suất tổng thể tốt hơn.

Cuối cùng, chúng tôi đã so sánh tần số tự nhiên của bốn nền tảng. Nền tảng bản lề góc bên phải đã được tìm thấy có tần số tự nhiên nhỏ nhất, trong khi nền tảng bản lề hình tam giác có lớn nhất. Các nền tảng hoàn hảo và các bản lề hình elip hiển thị các tần số tự nhiên tương tự.

Tóm lại, phân tích của chúng tôi nhấn mạnh ảnh hưởng đáng kể của hình thức bản lề linh hoạt đến hiệu suất của các nền tảng vị trí vi mô. Việc lựa chọn hình thức bản lề ảnh hưởng đến tính linh hoạt, hiệu suất chuyển động, độ nhạy dịch chuyển và tần số tự nhiên của các cơ chế song song tuân thủ. Dựa trên những phát hiện của chúng tôi, nền tảng bản lề tròn thể hiện hiệu suất tổng thể vượt trội so với các hình thức bản lề khác.

Tài liệu tham khảo:

- Yue Yi, Gao Feng, Zhao Xian-Chao. "Mối quan hệ giữa lực lượng đầu vào, tải trọng, độ cứng và sự dịch chuyển của bộ điều khiển vi mô song song vuông góc 3 DOF." Tạp chí Cơ chế và lý thuyết máy móc, 2010, 45 (4): 756-771.

-Teo Tat Joo, Chen I-Ming, Yang Gui-Lin. "Một mô hình xấp xỉ chung để phân tích độ lệch trực tuyến lớn của các khớp uốn dựa trên chùm tia." Kỹ thuật chính xác, 2010, 34 (4): 607-618.

- Tian Y., Shirinzadeh B., Zhang D. "Thiết kế và tối ưu hóa của bộ vi ống song song của quạt XYZ với bản lề uốn." Tạp chí thông minh & Hệ thống robot, 2009, 55 (4): 377-402.

- Ki Woon Chae, Wook-Bae Kim, Young Hun Jeong. "Một chất tạo nano uốn cong polyme trong suốt, được kích hoạt bởi một bộ truyền động ngăn xếp áp điện." Tạp chí Công nghệ nano, 2011, 22 (25): 250-256.

- Tian Y., Shirinzadeh B., Zhang D. "Một cơ chế năm thanh dựa trên uốn để vi mô/nanomanipulation." Cảm biến và bộ truyền động A, 2009, 153 (1): 96-104.

-Zhang Xian-Min, Wang Hua, Hu Cun-Yin. "Phân tích điều chỉnh động và đầu vào đàn hồi của gốm áp điện được kích hoạt giai đoạn định vị vi mô chính xác 3 DOF tuân thủ 3 DOF." Tạp chí Kỹ thuật rung, 2007, 20 (1): 9-14.

- Hu Junfeng, Zhang Xianmin. "Đặc điểm chuyển động và thiết kế tối ưu hóa của nền tảng định vị chính xác ba độ tự do." Kỹ thuật chính xác quang học, 2012, 20 (12): 2686-2695.

- Lu Ting, Cheng Weiming, Sun Linzhi. "Phân tích và so sánh các tiêu chuẩn chính xác định vị của bàn làm việc định vị chính xác." Thiết kế và sản xuất cơ khí, 2007 (4): 141-143.