Мы решаем задачу позиционирования.

Современные позиционирующие столы и платформы включают в себя аппаратное и программное обеспечение, которое как никогда ранее адаптировано для удовлетворения конкретных требований к выходным данным. Это сделано для систем перемещения, обеспечивающих точное выполнение даже сложных многоосевых команд.

Ключевым элементом такой функциональности является высокоточная обратная связь, которая часто принимает форму оптических или (с электронными дополнениями) магнитных энкодеров, обеспечивающих разрешение и повторяемость на нанометровом уровне… даже при больших перемещениях.

Фактически, именно миниатюрная конструкция платформ стимулирует наибольшие инновации в области алгоритмов обратной связи и управления, позволяющих перемещать даже очень большие грузы с субмикронной точностью.

Сначала немного предыстории: использование готовых модульных систем и декартовых роботов продолжает расти в связи с быстрым прототипированием, автоматизированными исследовательскими приложениями и ужесточением сроков вывода продукции на рынок. Это особенно актуально для исследований и разработок в области фотоники, медицинского оборудования и полупроводников, а также для производства. В прошлом создание многоосевых систем перемещения для автоматизации или иного улучшения задач означало, что инженерам-конструкторам приходилось самостоятельно подбирать и комбинировать линейные модули в XYZ-комбинации… собственными силами.

Для увеличения числа степеней свободы потребовалось дополнительное использование гониометров, поворотных столиков и других концевых захватов.

Такие конструкции машин, называемые последовательной кинематикой, иногда приводят к созданию громоздких узлов с накопленной погрешностью из-за суммирования допусков. В некоторых случаях подшипники также ограничивают такие узлы одним центром вращения.

Эти проблемы не возникают, если конструкция соответствует требованиям к движению… но миниатюрные системы движения, в частности, не так снисходительны к подобным факторам.

Сравните эти конструкции с гексаподами или платформами Стюарта — разновидностями параллельных кинематических приводов для перемещения. По крайней мере, для миниатюрных многоосевых подвижных узлов они превосходят последовательную кинематику. Отчасти это объясняется тем, что выходное движение гексапода не ограничено номинальными параметрами подшипников (линейных и вращательных).

Вместо этого, системы управления движением выполняют алгоритмы, привязанные к заданной приложением точке опоры (центру вращения), без накопления ошибок. К другим преимуществам относятся меньшее количество компонентов, меньшая инерция и более высокая жесткость.