基于粘滑原理的跨尺度精密驅(qū)動(dòng)定位平臺(tái)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(dòng)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(duì)接,微細(xì)加工,半導(dǎo)體制版等領(lǐng)域,微驅(qū)動(dòng)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(duì)象的尺度特征微小,除需要借助掃描電子顯微鏡(SEM)對(duì)被操作對(duì)象的觀察、識(shí)別和監(jiān)測(cè)外,操作中用于操作對(duì)象定位、調(diào)整的納米操作手也要求具有納米級(jí)的定位精度和毫米級(jí)的運(yùn)動(dòng)

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(jí)定位精度、毫米級(jí)運(yùn)動(dòng)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(dòng)跨尺度精密運(yùn)動(dòng)的生成與實(shí)現(xiàn)方法研究具有重要理論意義和實(shí)用價(jià)值。
　　本文從粘滑驅(qū)動(dòng)機(jī)理研究入手,建立粘滑驅(qū)動(dòng)的理論模型,以壓電陶瓷驅(qū)動(dòng)和柔性鉸鏈的動(dòng)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?duì)壓電陶瓷遲滯性能分析和柔性鉸鏈建模分析的基礎(chǔ)上,對(duì)整體結(jié)構(gòu)進(jìn)行仿真分

3、析。并且針對(duì)現(xiàn)有粘滑驅(qū)動(dòng)精密定位的現(xiàn)有問題,提出結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及優(yōu)化方案,最終研制樣機(jī)并通過實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證理論分析的正確性。在粘滑驅(qū)動(dòng)的跨尺度運(yùn)動(dòng)機(jī)理研究方面,根據(jù)粘滑驅(qū)動(dòng)原理,了解主動(dòng)部分與從動(dòng)部分之間的運(yùn)動(dòng)關(guān)系,研究基于粘滑驅(qū)動(dòng)的跨尺度運(yùn)動(dòng)生成機(jī)理,分析粘滑驅(qū)動(dòng)的運(yùn)動(dòng)過程,了解在粘滑驅(qū)動(dòng)過程中部件在不同驅(qū)動(dòng)階段中的表現(xiàn)。在驅(qū)傳動(dòng)系統(tǒng)研究方面,建立壓電陶瓷以及柔性鉸鏈的動(dòng)力學(xué)模型,了解壓電陶瓷和柔性鉸鏈各自的動(dòng)態(tài)特性。同時(shí)對(duì)平臺(tái)整體進(jìn)行一體化建模

4、,為設(shè)計(jì)提供理論依據(jù)。在系統(tǒng)設(shè)計(jì)及實(shí)驗(yàn)方面,根據(jù)對(duì)粘滑驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)理論研究的結(jié)果,指導(dǎo)粘滑驅(qū)動(dòng)平臺(tái)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),針對(duì)目前負(fù)載變化影響以及預(yù)緊力控制的問題,設(shè)計(jì)出新型的平臺(tái)結(jié)構(gòu)。并且通過實(shí)驗(yàn),對(duì)驅(qū)傳動(dòng)系統(tǒng)進(jìn)行測(cè)量,驗(yàn)證驅(qū)傳動(dòng)系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)模型的正確性;對(duì)運(yùn)動(dòng)性能進(jìn)行測(cè)量,得到位移和速度的變化曲線,以及粘滑驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的分辨率等性能指標(biāo);并測(cè)試階躍時(shí)間,負(fù)載質(zhì)量等運(yùn)動(dòng)參數(shù)對(duì)粘滑驅(qū)動(dòng)的影響,通過不同參數(shù)的測(cè)試結(jié)果與理論模型和仿真結(jié)果進(jìn)行對(duì)比分析,建立粘滑驅(qū)