微纳技术的兴起,引发制造、信息、材料、生物、医疗和国防等众多领域的革命性变化。传统的刚性机构已难胜任微纳制造在定位精度以及分辨率等方面的要求。而柔性机构,尤其高性能柔性机构由于自身的优点,在精密领域的应用倍受关注。本课题主要针对柔性精微机构的构型综合以及设计方法进行了系统研究,并对其刚度、精度、动态特性等性能进行了分析研究。(1)借助群论、旋量理论等数学工具,建立了一套系统的针对柔性精微机构的构型综合方法,得到了一系列构型。该方法在深入研究旋量几何特征的基础上提出,其特色在于利用图谱进行构型综合,简单直观。(2)对综合得到的典型的机构构型进行了精度、刚度以及主自由度等方面的性能分析与验证,以期得到高性能构型。在对交叉簧片以及车轮型等一维柔性铰链性能进行分析的基础上,对多自由度柔性机构的性能进行了深入研究,为柔性机构的实际应用打下了基础。(3)为消除自重以及振动等对平台机构的影响,对所得构型进行了动态特性研究。建立机构的结构动力学理论模型,分析机构特征参数对动态性能的影响。(4)分析了机构产生误差的原因,基于误差补偿设计了平台柔性直线单元。仿真和实验验证说明了这些分析的正确性和可行性。
英文主题词Type synthesis; Graphic; Dynamic characteristic; Error compensation;