Study of Low-Degree-of-Freedom Parallel Kinematics for Multi-Scale Manufacturing Applications

多尺度制造应用的低自由度并联运动学研究

基本信息

项目摘要

The objective of this research is the systematic exploration and characterization of low degree-of-freedom parallel kinematics schemes for manufacturing applications across multiple length scales. The approach to exploration will employ type synthesis and inversions of known and new schemes. The characterization will concentrate on kinematic analysis of the schemes, the results of which will be encoded in software tools to aid in the advancement of analysis techniques, design methodologies, and experimental techniques for machine tools based on such kinematics schemes. Proof-of-concept analysis will address two specific applications: a) high-bandwidth meso-scale stages and b) conjugation of low degree-of-freedom stages for flexible transfer line machining stations. In addition to addressing specific research goals, this project will undertake activities to involve undergraduate engineering students in the design, analysis and characterization of parallel kinematics stages for various manufacturing applications. Also, the project will provide opportunities for underrepresented high school students to experience research through summer programs.Upon successful completion, this project will have identified new and novel parallel kinematics schemes for high performance machine tools. The high-bandwidth meso-scale stages are expected to immediately contribute to high performance stages for the growing family of scanning probe instruments that are used in micro- and nano-technology. The software tools and analysis techniques will provide machine-tool designers and builders with the means to synthesize and analyze new machine-tool concepts that use parallel kinematics schemes. Finally, future scientists and engineers will have gained experience in research and development of advanced manufacturing machinery.
本研究的目的是系统的探索和表征的低自由度的并联运动学方案的制造应用在多个长度尺度。探索的方法将采用已知和新方案的类型综合和反演。表征将集中在运动学分析的计划,其结果将被编码在软件工具,以帮助在先进的分析技术,设计方法和实验技术的机床的基础上,这样的运动学计划。概念验证分析将解决两个具体的应用:a)高带宽的中尺度阶段和B)共轭低自由度阶段的灵活传输线加工站。除了解决具体的研究目标,该项目将开展活动,让本科工程专业的学生参与各种制造应用的并联运动学平台的设计,分析和表征。此外,该项目将通过暑期项目为代表性不足的高中生提供机会,体验研究。成功完成后,该项目将为高性能机床确定新的和新颖的并联运动学方案。预计高带宽中尺度级将立即为用于微米和纳米技术的不断增长的扫描探针仪器家族的高性能级做出贡献。软件工具和分析技术将为机床设计者和制造者提供综合和分析使用并联运动学方案的新机床概念的手段。最后,未来的科学家和工程师将在先进制造机械的研究和开发方面获得经验。

项目成果

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