一种新型柔性直线导向机构及其运动精度分析.pdf

第16卷 第4期 光学 精密工程 Vo1．16 No．4 2008年4月 Optics and Precision Engineering Apr．2008 文章编号 1004—924X(2008)04 0630—06 一 种新型柔性直线导向机构及其运动精度分析 宗光华，裴 旭，于靖军，毕树生 (北京航空航天大学机器人研究所，北京100083) 摘要：分析了Roberts柔性机构的伪刚体模型，说明对应某一行程，轨迹点P的位置存在最优解使其运动直线度最高，给 出了一种直线度等值线图方法来确定最优解的大概位置，最后借助有限元方法做进一步的优化。由于单个Roberts机 构只能提供点的直线运动，所以将两个Roberts机构并联得到一个柔性导向机构。对这种柔性导向机构进行了设计加 工、仿真以及实验，结果表明，这类柔性导向机构经过优化后，在毫米级行程时垂直运动方向上的偏移1／xm，基本满足 大行程、高精度柔性直线导向机构的要求。 关 键 词：Roberts机构；柔性机构；直线导向机构；直线度 中图分类号：TH132．3 文献标识码：A Novel compliant linear guiding mechanism and analysis of kinetic precision ZONG Guang—hua，PEI Xu，YU Jing—jun，BI Shu—sheng (Robotics Institute，Beihang University，Beij ing 1 00083，China) Abstract：By analyzing the pseudo—rigid—body model of a Roberts mechanism，the location of point P was optimized to maximize the straight—line distance．A method based on the contour map of linearity was proposed to estimate the optimal value，and then the finite element analysis was used for a better adj ustment．A compliant guiding mechanisms was designed and fabricated，for the linear guiding mechanism could be constructed by two Roberts mechanisms in paralle1．The finite element analysis and experimental results show that after optimization，the axis—offset can be less than l um while its stroke is large than l mm，which shows that this kinds of guiding mechanism can satisfy the require— ments of large stroke and precision． Key words：Roberts mechanism；compliant mechanism；linear guiding mechanism；linearity 构具有很多优点，如可以一体化设计和加工、简化 1 引 言 结构、减小体积和重量、免于装配、无间隙和摩擦、 可实现高精度运动、无磨损、免润滑等。柔性机构 柔性机构是一种依靠材料的变形来传输运动 能够克服传统刚性机构的若干致命缺点，在大幅