摘要
针对微夹持器的大行程、低耦合等要求,采用桥式机构和杠杆机构设计了一种新型三级放大微夹持器。根据柔性机构学、弹性力学和动力学原理,优化了桥式机构的固定位置提高微夹持器的动态特性,建立了微夹持器的理论位移放大模型、耦合误差模型和动力学模型,获得了微夹持器的输出位移特性与动态特性。应用3D打印和线切割加工技术加工出微夹持器实体,通过理论、仿真和实验数据对比验证了理论模型的正确性,微夹持器的位移放大倍数达到了19. 7倍,固有频率为223 Hz,与实验数据的误差均在10%以内波动,工作行程达到了750μm同时耦合误差仅为工作行程的0. 35%,实现了微夹持器大行程、高精度、低耦合和良好的动态特性。
The micro gripper requires large stroke and low coupling.To fulfil these requirements,a novel flexure-based micro gripper is designed with three-stage amplifier.The bridge-type mechanism and lever-type mechanism are also utilized.Based on the principle of flexible mechanics,elastic mechanics and dynamics,the dynamic features of micro gripper are improved by optimizing the fixed position of the bridge-type mechanism.Moreover,the theoretical displacement amplification model,coupling error model and dynamic model of micro gripper are formulated.The output displacement feature and dynamic feature of the micro gripper are obtained.The micro gripper is manufactured by the combination of 3D printing and wire cut electrical discharge machining.The correctness of the theoretical model is verified by comparing the theoretical,simulation and experimental data.The displacement amplification of the proposed micro gripper is 19.7,and the natural frequency is 223 Hz.All the errors with experimental data fluctuate within 10%.The working stroke of micro gripper is 750μm while the coupling error is only 0.35%within the working stroke.The micro gripper has the features of large stroke,high precision,low coupling and good dynamics.
作者
林超
李坪洋
沈忠磊
余江
郑山
Lin Chao;Li Pingyang;Shen Zhonglei;Yu Jiang;Zheng Shan(State Key Laboratory of Mechanical Transmission,Chongqing University,Chongqing 400030,China)
出处
《仪器仪表学报》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2019年第7期224-232,共9页
Chinese Journal of Scientific Instrument
基金
国家自然科学基金(51675060)
重庆大学大学生创新研究项目(CYB18023)资助
关键词
微夹持器
固定约束
耦合误差
大行程
3D打印
micro gripper
fixed constrain
coupling error
large stroke
3D printing
作者简介
通信作者:林超,分别于1988年、1996年和2002年获得重庆大学机械制造与设备自动化学士学位,机械学硕士学位和机械设计与理论博士学位。现为重庆大学机械设计及理论专业教授,主要研究方向为微纳米传动平台理论。E-mail:linchao@cqu.edu.cn;李坪洋,2017年于中南林业科技大学获得学士学位,现为重庆大学机械工程学院硕士研究生,主要研究方向为智能结构、柔性机构和精密定位控制。E-mail:20170713098t@cqu.edu.cn
