الگوریتم جدید اصلاح مرز سازه در طراحی بهینه‌ چندهدفه توپولوژی یک میکروگریپر

در صنایعی که عملیات ساخت و مونتاژ باید با دقت بالا و در ابعاد میکرو صورت ‌گیرد، انتقال و جابجایی کنترل‌شده و دقیق قطعات در ابعاد میکرو به شدت مورد نیاز است. برای این منظور از مکانیزم‌های یکپارچه میکروگریپر استفاده می‌گردد. در این مقاله با استفاده از روش بهینه‌سازی توپولوژی چندهدفه، میکروگریپری با مکانیزم یکپارچه طراحی گردیده است. معمولا سازه‌های استخراج‌شده با استفاده از تکنیک‌های بهینه‌سازی در طراحی توپولوژی سازه‌ها، دارای اشکالاتی هستند. از جمله اتصالات گره با گره به جای اتصال صحیح المان‌‌ها و همچنین وجود مرزهای پلکانی به دلیل تحلیل مسئله به صورت المان محدود. از این رو در این مقاله با استفاده از یک الگوریتم جدید اصلاح مرز سازه، شکل نهایی مکانیزم به گونه‌ای استخراج می‌گردد که برای ساخت نهایی آماده گردد. برای این منظور از روش برازش منحنی استفاده شده است تا از طریق کمینه‌نمودن مجموع خطای مربعات، پروفیل مرز سازه اصلاح گردد، به گونه‌ای که سازه پس از اصلاح مرز از حالت بهینه خارج نشده و حتی توابع هدف مورد استفاده در طراحی میکروگریپر، بهبود داده ‌شوند. در انتها با مقایسه نتایج حاصل از شبیه‌سازی‌های عددی و تست‌های تجربی و آزمایشگاهی، عملکرد سازه میکروگریپر مورد بررسی قرار گرفته و انطباق مناسبی بین نتایج مشاهده شده است.

a new optimal structural boundary modification algorithm in the multi-objective topology optimization of microgripper

in industries where manufacturing and assembly operations are to be carried out with a high degree of precision on a micro scale, precise control and movement of components on a micro scale are desperately needed. integrated microgripper mechanisms are used for this purpose. in this paper, a compliant-based microgripper is designed using multi-objective topology optimization method and the final form of the mechanism is prepared for manufacturing using a new optimal structural boundary modification algorithm. usually, the optimization faces some problems in the designing step of the structure topology, such as node to node joining rather than the correct joining of the elements, as well as staircase boundaries due to the analysis of the problem with the finite element method. to overcome these drawbacks, in this paper, the curve fitting method is used to minimize the sum of squared errors in the boundary profile of the structure; meanwhile, the optimized objective functions of the structure are improved and better results are obtained. finally, the performance results of the microgripper are confirmed using the comparison between numerical simulations and empirical tests.