基于粘滑原理的跨尺度精密驅(qū)動定位平臺研究.pdf

1、納米技術(shù)的迅速發(fā)展要求日益復(fù)雜的納米操縱策略。其中納米尺度的物體和材料的自動化精確操縱是納米技術(shù)基本研究手段之一。例如在微外科手術(shù),掃描探針顯微鏡SPM操作,光纖對接,微細(xì)加工,半導(dǎo)體制版等領(lǐng)域,微驅(qū)動精密定位技術(shù)有著越來越廣泛的應(yīng)用。與傳統(tǒng)精密定位技術(shù)相比,由于納米操作對象的尺度特征微小,除需要借助掃描電子顯微鏡(SEM)對被操作對象的觀察、識別和監(jiān)測外,操作中用于操作對象定位、調(diào)整的納米操作手也要求具有納米級的定位精度和毫米級的運動

2、行程,而且本身的尺寸和體積也提出了更高要求。具有納米級定位精度、毫米級運動行程、體積較小的跨尺度納米定位技術(shù)已經(jīng)成為納米尺度操作必須解決的關(guān)鍵技術(shù),微驅(qū)動跨尺度精密運動的生成與實現(xiàn)方法研究具有重要理論意義和實用價值。
　　本文從粘滑驅(qū)動機(jī)理研究入手,建立粘滑驅(qū)動的理論模型,以壓電陶瓷驅(qū)動和柔性鉸鏈的動力學(xué)模型為基礎(chǔ),綜合考慮壓電陶瓷與柔性鉸鏈之間的剛度特性?；趯弘娞沾蛇t滯性能分析和柔性鉸鏈建模分析的基礎(chǔ)上,對整體結(jié)構(gòu)進(jìn)行仿真分

3、析。并且針對現(xiàn)有粘滑驅(qū)動精密定位的現(xiàn)有問題,提出結(jié)構(gòu)設(shè)計及優(yōu)化方案,最終研制樣機(jī)并通過實驗驗證理論分析的正確性。在粘滑驅(qū)動的跨尺度運動機(jī)理研究方面,根據(jù)粘滑驅(qū)動原理,了解主動部分與從動部分之間的運動關(guān)系,研究基于粘滑驅(qū)動的跨尺度運動生成機(jī)理,分析粘滑驅(qū)動的運動過程,了解在粘滑驅(qū)動過程中部件在不同驅(qū)動階段中的表現(xiàn)。在驅(qū)傳動系統(tǒng)研究方面,建立壓電陶瓷以及柔性鉸鏈的動力學(xué)模型,了解壓電陶瓷和柔性鉸鏈各自的動態(tài)特性。同時對平臺整體進(jìn)行一體化建模

4、,為設(shè)計提供理論依據(jù)。在系統(tǒng)設(shè)計及實驗方面,根據(jù)對粘滑驅(qū)動系統(tǒng)理論研究的結(jié)果,指導(dǎo)粘滑驅(qū)動平臺的結(jié)構(gòu)設(shè)計,針對目前負(fù)載變化影響以及預(yù)緊力控制的問題,設(shè)計出新型的平臺結(jié)構(gòu)。并且通過實驗,對驅(qū)傳動系統(tǒng)進(jìn)行測量,驗證驅(qū)傳動系統(tǒng)動力學(xué)模型的正確性;對運動性能進(jìn)行測量,得到位移和速度的變化曲線,以及粘滑驅(qū)動系統(tǒng)的分辨率等性能指標(biāo);并測試階躍時間,負(fù)載質(zhì)量等運動參數(shù)對粘滑驅(qū)動的影響,通過不同參數(shù)的測試結(jié)果與理論模型和仿真結(jié)果進(jìn)行對比分析,建立粘滑驅(qū)