Diseño y análisis de una etapa de posicionamiento de precisión de rotación y traslación de 2 grados de libertad
Autores: Huang, Weiqing; Lei, Yinfeng; An, Dawei; Su, Yuncong; Liang, Zhongwei
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2023
Acceso abierto
Artículo científico
2023
Diseño y análisis de una etapa de posicionamiento de precisión de rotación y traslación de 2 grados de libertad
Categoría
Matemáticas
Subcategoría
Matemáticas generales
Palabras clave
Diseño
Modelado
Simulación
Pruebas experimentales
Etapa de micro-posicionamiento de precisión
Recorrido de rotación
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 40
Citaciones: Sin citaciones
Este documento presenta el diseño, modelado, simulación y pruebas experimentales de una nueva etapa de micro-posicionamiento de precisión de 2 grados de libertad. Se propone una estructura paralela compacta y se mejora el recorrido de rotación de la etapa al reducir el radio de rotación. En comparación con otras etapas de posicionamiento, la etapa desarrollada tiene la ventaja de un gran recorrido de rotación, una estructura compacta y una alta frecuencia resonante, y puede realizar diversas funciones de posicionamiento con menos actuadores piezoeléctricos. La ecuación de flexibilidad simplificada del mecanismo de puente compuesto se obtuvo mediante la sustitución equivalente de la bisagra compuesta, y luego se establece aún más el modelo de análisis de la relación de transmisión y rigidez de entrada de la etapa. Luego, la simulación y el experimento verifican la precisión del modelo. Los parámetros de tamaño significativos de la etapa se determinan según el análisis de sensibilidad y se verifican mediante FEA. Para desacoplar la rotación y la traslación, establecemos el factor de escala. Los resultados experimentales revelan que el espacio de trabajo de la etapa es de 22,90 mrad x 95,03 m. El tiempo de respuesta al escalón es de 80 ms y la resolución de rotación es de 5 rad bajo control en lazo abierto.
Descripción
Este documento presenta el diseño, modelado, simulación y pruebas experimentales de una nueva etapa de micro-posicionamiento de precisión de 2 grados de libertad. Se propone una estructura paralela compacta y se mejora el recorrido de rotación de la etapa al reducir el radio de rotación. En comparación con otras etapas de posicionamiento, la etapa desarrollada tiene la ventaja de un gran recorrido de rotación, una estructura compacta y una alta frecuencia resonante, y puede realizar diversas funciones de posicionamiento con menos actuadores piezoeléctricos. La ecuación de flexibilidad simplificada del mecanismo de puente compuesto se obtuvo mediante la sustitución equivalente de la bisagra compuesta, y luego se establece aún más el modelo de análisis de la relación de transmisión y rigidez de entrada de la etapa. Luego, la simulación y el experimento verifican la precisión del modelo. Los parámetros de tamaño significativos de la etapa se determinan según el análisis de sensibilidad y se verifican mediante FEA. Para desacoplar la rotación y la traslación, establecemos el factor de escala. Los resultados experimentales revelan que el espacio de trabajo de la etapa es de 22,90 mrad x 95,03 m. El tiempo de respuesta al escalón es de 80 ms y la resolución de rotación es de 5 rad bajo control en lazo abierto.