科研之友
微信
新浪微博
Facebook
分享链接
摘要
微/纳米精密位移平台广泛应用于生物医疗、材料化学、物理电子等领域微小物体的操作、搬运、测量等任务,这些应用要求多自由度的协同运动,且具有纳米级的位移分辨率和毫米级的运动行程。压电冲击驱动是实现微纳操控技术的典型驱动方式,具有结构简单、控制灵活、分辨率高、易于集成等优点,在跨尺度精密定位领域表现出良好的竞争优势和发展前景。多自由度压电驱动机构可以通过将多个驱动机构串联或并联叠加,实现末端执行器的复杂的运动。相较于串联形式,并联形式具有更为紧凑的结构设计,更适合于STM、AFM等显微系统等狭小空间的定位操作需求。本文提出了一种二维并联压电冲击驱动平台,通过结构设计和仿真、动力学建模和仿真以及样机制作和实验测试,分析二维并联直线驱动与运动特性。主要工作和创新点包括:(1)设计二维并联压电冲击驱动平台的机械结构和驱动电路,建立有限元结构仿真模型并进行静态和模态仿真分析,从而优化定子结构参数。(2)构建二维并联压电冲击驱动平台的动力学模型和矢量化摩擦模型,建立MATLAB/Simulink数值分析模型并确定动力学模型参量,仿真分析一维、二维冲击驱动的运动特性。(3)制作二维并联压电冲击驱动平台的样机并搭建实验装置,测试定子的驱动特性以及平台的运动和负载特性,实验结果表明该平台具有优良的一维、二维冲击驱动性能。本文提出的二维并联压电驱动平台运动特性研究将拓展冲击驱动的理论体系,为并联压电冲击驱动机构的工程应用提供丰富的技术参考。
- 单位
