مهندسی مکانیک مدرس

مهندسی مکانیک مدرس

محور آنی دوران مفصل‌های خمشی و تحلیل سینماتیک سرعت میکروهگزاپاد با استفاده از تئوری پیچ‌واره

نویسندگان
1 هیات علمی/ دانشگاه آزاد نجف آباد
2 هیات علمی دانشگاه تربیت مدرس
چکیده
در این مقاله، ربات میکروهگزاپاد جهت بکارگیری به عنوان میکرومانیپولیتور معرفی می‌گردد. ابتدا به بررسی مکانیزم موازی هگزاپاد و تغییراتی که نیاز است در آن جهت افزایش دقت موقعیت‌دهی و حذف عواملی نظیر لقی و اصطکاک در مفصل‌ها ایجاد شود، پرداخته می‌شود. برای این منظور پس از مقیاس نمودن هگزاپاد، مفصل‌های کروی و یونیورسال با مفصل‌های خمشی نوع میله‌ای در مکانیزم میکروهگزاپاد جایگزین می‌شود. سپس به بررسی درجات آزادی مفصل‌های خمشی میله‌ای پرداخته شده وپس از آن محور آنی دوران مفصل‌های خمشی به ازاء هر پیچه‌ی محدود سکوی متحرک بدست می‌آید و نشان داده می‌شود که زنجیره‌ی سینماتیک هر پایه میکروهگزاپاد را می‌توان به صورت دو مفصل کروی و یک محرک خطی در نظر گرفت؛ البته با این تفاوت نسبت به هگزاپاد که محل محور آنی دوران مفصل‌های خمشی آن با تغییر پیچه‌ی محدود سکوی متحرک مرتباً تغییر می‌کند. سپس روابط حاکم بر سینماتیک سرعت میکروهگزاپاد، با استفاده از تئوری پیچ‌واره استخراج شد. بعلاوه توسط روابط تحلیلی برای حرکت خطی سکوی متحرک با سرعت ثابت و نیز شتاب ثابت و همچنین حرکت با سرعت ثابت بر مسیر دایره‌ای، سرعت محرک‌ها محاسبه گردید. نتایج بدست آمده به وسیله‌ی تحلیل المان محدود مورد صحت‌سنجی قرار گرفت و نشان داد که تطابق بسیار خوبی بین آنها برقرار می‌باشد.
کلیدواژه‌ها

عنوان مقاله English

Instantaneous Center of Rotation of Flexure Joints and Velocity Kinematic Analysis of Microhexapod Using Screw Theory

نویسندگان English

Ehsan Rouhani Esfahani 1
Mohammad Javad Nategh 2
چکیده English

In this article microhexapod robot is introduced as a micromanipulator. First hexapod which is a parallel mechanism is investigated and also modifications that is needed for the improvement of positioning accuracy and eliminating factors such as clearance and friction in the conventional joints. Doing this, spherical and universal joints are replaced with flexural beam type joints after scaling down the hexapod. Then the degrees of freedom of flexure joints are achieved and after that the instantaneous center of rotation of flexure joints is derived for every finite twist of moving platform and it is shown that the kinematic chain of each pod of microhexapod consists of two spherical joints and a prismatic actuator; but it differs from hexapod in a way the location of the instantaneous center changes with the change of the finite twist of moving platform. Thereafter the velocity kinematics of microhexapod is solved using screw theory. In addition, using the analytical formula, the velocity of actuators was calculated for some case studies; linear motion of moving platform with constant velocity and also constant acceleration and also movement with constant velocity in a circular path. The results are verified with the finite element analysis and shown good agreement.

کلیدواژه‌ها English

Microhexapod
Flexure Joint
Instantaneous Center of Rotation
Velocity Kinematics