摘要：针对光刻投影物镜中光学元件X/Y/θ微动调整的工程需求,研制了一种基于3-RRR结构的光学元件柔顺微动调整机构,并对其位姿正解进行了研究。建立了3-RRR柔顺并联机构的伪刚体模型,并采用矢量代数法理论推导了该机构的位姿正解,得到了它的理论雅克比矩阵。然后,在NASTRAN中建立了3-RRR柔顺并联机构的有限元模型,得到了仿真环境下该机构的位姿正解和雅克比矩阵。最后,对研制的3-RRR柔顺并联机构进行了实验研究,得到了该机构真实的位姿正解和雅克比矩阵。实验结果表明,实验雅克比矩阵的各项系数分别为0.577 7、-0.304 0、-0.283 3、0.002 1、0.524 6、-0.516 5、1.402 6、1.481 9、1.435 3,而理论雅克比矩阵相对应的各项系数分别为0.612 9、-0.3065、-0.306 5、0、0.530 8、-0.530 8、1.444 6、1.444 6、1.444 6,得到的数据表明:采用矢量代数法能够理论推导出该机构正确的位姿正解公式。提出的3-RRR柔顺微动调整机构位姿正解方法为微动调整机构的研制提供了设计依据。

摘要：设计一种新型的6自由度精密微动平台,并对其静态和动态性能进行分析.利用3对不同方位的柔性铰链设计一种能实现6自由度运动的柔性运动支链,且支链结构设计在同一平面,将2对支链对称放置形成结构紧凑和高强度的微动平台.采用有限元软件ANSYS对平台进行柔度和运动学分析,分析结果表明对称支链1和3能产生Z和Y方向平动和绕X和Y的转动,而对称支链2和4能产生X和Y方向平动和绕Z和y的转动,所以平台能实现6自由度运动,2对对称支链可以实现运动互补且具有部分运动解耦性.对平台进行灵敏度分析表明输出位移与输入位移为线性关系,平台沿X和Z方向的位移灵敏度相同,绕X和Z方向转角灵敏度相近,但Y方向灵敏度较小,说明平台在Y方向上运动性能不如其他方向的.对平台进行模态分析,从振型可看出其可实现6自由度方向的运动,并分析了在有和无预应力两种情况下的固有频率,两者差值范围为16.8％～33.9％,说明预应力对平台的固有频率有较大影响.

摘要：为了实现空间微操作平台的大工作空间和解耦性,提出一种由差动式杠杆放大机构和导向机构组成的PPs运动支链,3个支链空间正交布置形成3维平动的3-PPs平台,并提出了一种能表征平台工作空间和解耦性的性能指标,采用响应面法对该性能进行优化。首先,采用有限元软件ANSYS建立参数化有限元模型,基于该模型得到平台的各性能指标值;然后,采用Plackett-Burman试验设计方法筛选对平台性能指标有较大影响的结构参数作为优化设计变量。采用中心组合设计方法选取试验样本点,计算各样本点对应的响应值,基于样本点建立反映各性能指标的响应面模型。反映响应面模型精度的评价指标R^2均接近于1,说明所建响应面模型能准确反映平台性能指标与参数之间的关系。最后,以平台解耦性能与工作空间为优化目标,强度为约束,建立其多目标优化模型,采用多目标遗传算法对其进行全局寻优得到Pareto解集。由Pareto解集可知,平台的解耦性与工作空间相互矛盾,权衡两个指标从Pareto解集中选取最优解。比较分析优化前与优化后的性能指标可知,平台解耦性指标减小了35.7%,工作空间增大了6.1%,说明所提出的性能指标和优化模型能满足空间微操作平台的设计要求。

摘要：空间三平移柔顺并联超精密定位平台支撑结构具有全柔性特性,通过压电陶瓷驱动器驱动。通过对全柔性支链静刚度分析,建立其运动仿真模型。基于柔性变形理论对空间三平移柔顺并联超精密定位系统运动耦合特性进行分析,并采用ANSYS有限元分析软件进行运动特性的仿真研究,仿真结果表明该柔性并联超精密定位平台具有良好的解耦性。

摘要：文中设计了一种新型空间3-RPC型全柔顺并联精密定位机构并对其进行了仿真分析.基于螺旋理论对3-RPC型并联机构进行了构型分析,由各支链的运动螺旋求解出其反螺旋,通过得出的机构自由度进而对该机构空间几何约束条件进行了分析;结合并联机构及拓扑优化理论提出了该柔顺机构的优化模型,采用拓扑优化理论对全柔顺并联机构进行了优化设计,设计出一种不同于传统并联机构的新型全柔顺并联机构;建立了机构的三维模型并在ANSYS有限元分析软件中进行了静力学仿真验证.仿真结果表明,驱动该机构运行时其位移及应力分布合理,终端动平台能够达到微纳米级定位精度要求,从而验证了该设计的可行性和有效性.

摘要：针对三维全柔顺微动平台进行了结构上的拓扑优化设计,研究了不同体积比下,三维全柔顺微动平台优化的结果。基于三维全柔顺微动平台,运用拓扑优化理论对所设计的全柔顺并联微动平台进行结构上的优化。在全柔顺机构优化过程中刚度和柔度对优化设计同样的重要,因此该拓扑优化设计为多目标的优化设计,采用线性加权法将各个目标函数按一定的加权系数进行线性组合构成新的目标函数。基于MATLAB对设计的柔顺并联微动平台的拓扑优化过程进行仿真。对不同的体积比下优化结果进行了比较,得出当体积比为0.65所得结构为最佳机构,并且与ANSYS分析结果进行对比,得出的结果吻合。