网络技术-系统集成-柔顺机构的拓扑优化与驱动单元配置的集成设计研究.pdf
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本文档主要探讨的是柔顺机构在系统集成中的拓扑优化与驱动单元配置的集成设计,这一主题对于理解和改进微机电系统(MEMS)中的精密定位技术至关重要。柔顺机构,作为一种创新的机械结构,通过使用柔性关节/狡链替代传统的刚性连接,能够在精密运动机械中实现高精度定位,同时减少了摩擦、磨损和传动间隙。 文档首先介绍了柔顺机构的起源和发展,由Buens和Crossley在1968年提出,后经Sevek、Her Midha和Howell等学者进一步发展。柔顺机构分为集中式和分布式两种类型,前者柔性集中在柔顺链节上,后者则将柔性分散在杆件上。柔顺机构的优点包括无摩擦、磨损、间隙,简化制造和装配过程,以及自身储能能力。然而,也存在如变形受限、无法连续旋转和潜在的应力松弛等问题。 文档的主体部分详细阐述了柔顺机构的拓扑优化与驱动单元配置的优化设计方法。对于单输入单输出的柔顺机构,建立了优化数学模型,探讨了拓扑优化的计算方法,解决了应力约束问题,以及应用棋盘格过滤来避免局部最优解。同时,文档还讨论了驱动单元尺寸与位置的优化设计,通过实例展示了这些方法的应用。 进一步,文档扩展到多输入多输出的柔顺机构的拓扑优化设计,提出了抑制或消除输出耦合的策略,包括利用多目标函数和对称结构与组合输入。应用案例涵盖了多自由度的柔顺夹持器和微动平台的拓扑优化设计,展示了这些优化技术在实际应用中的价值。 作者总结了研究成果,并对未来可能的研究方向进行了展望,强调了在解决柔性关节变形范围小的问题上以及压电驱动的微定位系统中柔顺机构的位移放大作用等方面的研究需求。 这篇论文深入研究了网络技术与系统集成在柔顺机构设计中的应用,提供了拓扑优化与驱动单元配置的理论框架和实用方法,对提高微机电系统性能和精密定位技术的进步有着重要的理论和实践意义。
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