隨著納米科學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展,科研工作者的研究方向越來越趨向微小領(lǐng)域,例如納米材料等研究方向。為研究微觀世界的材料屬性,測(cè)量其機(jī)械和電學(xué)性能,微納操作系統(tǒng)的開發(fā)越來越受到學(xué)術(shù)界的重視,且已取得顯著的研究成果,諸如:納米操作機(jī)、納米材料測(cè)試儀以及原子力顯微鏡等。此類微納操作系統(tǒng)常需借助掃描電子顯微鏡（Scanning Electron Microscope,SEM）的視覺伺服反饋功能對(duì)納米材料進(jìn)行操作與表征,這就對(duì)微納操作系統(tǒng)的體積和定位精度提出了新的挑戰(zhàn)。本文在此背景下提出了一種新型跨尺度精密定位平臺(tái)的設(shè)計(jì)方案,并對(duì)其中的關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行了研究。本課題基于國(guó)內(nèi)外跨尺度粘滑驅(qū)動(dòng)精密定位裝置設(shè)計(jì)的微納操作系統(tǒng)的研究現(xiàn)狀和粘滑驅(qū)動(dòng)納米定位平臺(tái)的發(fā)展趨勢(shì),針對(duì)應(yīng)用此平臺(tái)開發(fā)的微納操作系統(tǒng)存在的問題,提出了雙壓電陶瓷驅(qū)動(dòng)的跨尺度納米定位方法。結(jié)合摩擦學(xué)理論知識(shí)建立了定位平臺(tái)的數(shù)學(xué)方程和物理模型,最終研制出一種新型跨尺度精密定位平臺(tái)。本文從雙壓電陶瓷驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)原理、動(dòng)力學(xué)模型、結(jié)構(gòu)和驅(qū)動(dòng)電源設(shè)計(jì)以及驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)這四個(gè)方面進(jìn)行了深入研究。（1）雙壓電陶瓷驅(qū)動(dòng)原理的研究。通過對(duì)粘滑驅(qū)動(dòng)原理的描述,分析粘滑驅(qū)... 

【文章來源】：蘇州大學(xué)江蘇省

【文章頁(yè)數(shù)】：79 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

圖１．１?Ｐｏｈｌ等人研制的粘滑驅(qū)動(dòng)定位裝置??

基于雙壓電陶瓷驅(qū)動(dòng)原理的跨尺度定位平臺(tái)研宄?第一章緒論??＿??——???＾??Ｅ?＇?Ｔ?３??５?ｒ?７?￣１?４??Ｅ?６?３??圖１．１?Ｐｏｈｌ等人研制的粘滑驅(qū)動(dòng)定位裝置??１９９０年，瑞士日內(nèi)瓦大學(xué)的Ｒｅｎｎｅｒ等一批學(xué)者在Ｐｏｈｌ開發(fā)的水平定位裝置??基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)了一款可在豎直方向運(yùn)動(dòng)的粘滑驅(qū)動(dòng)定位平臺(tái)ｌ２Ｑｌ。此定位系統(tǒng)的結(jié)??構(gòu)主要由三個(gè)關(guān)鍵部件組成，分別為壓電四分管，導(dǎo)向支撐件，載物臺(tái)。壓電四??分管在電壓信號(hào)的作用下輸出驅(qū)動(dòng)力驅(qū)動(dòng)導(dǎo)軌產(chǎn)生位移，然后再通過導(dǎo)軌與載物??臺(tái)之間的動(dòng)靜摩擦力產(chǎn)生的粘滑效應(yīng)使定位平臺(tái)實(shí)現(xiàn)粘滑運(yùn)動(dòng)。該定位裝置在豎??直方向和水平方向均可運(yùn)動(dòng)，但由于尺寸較大無法應(yīng)用于ＳＥＭ中。??為了擴(kuò)展定位裝置的自由度，１９９５年，瑞士聯(lián)邦理工大學(xué)機(jī)器人研究所的??Ｗｏｌｆｇａｎｇ?Ｚｅｓｃｈ團(tuán)隊(duì)開發(fā)了一種基于粘滑驅(qū)動(dòng)原理的旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)裝置％，如圖１．２??所示。由圖可知，該驅(qū)動(dòng)裝置的組成部件主要有基體、轉(zhuǎn)子、紅寶石以及壓電元??件。系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，整體尺寸為ｌｌｍｍ＞＜８ｍｍ＞＜８ｍｍ，分辨率可達(dá)Ｏ．ｌｐｒａｄ。壓電??元件在鋸齒波電壓信號(hào)的作用下，發(fā)生剪切變形。當(dāng)驅(qū)動(dòng)電壓逐漸增大時(shí)，轉(zhuǎn)子??緩慢轉(zhuǎn)動(dòng)，當(dāng)電壓快速減小時(shí)，轉(zhuǎn)子與基體保持相對(duì)靜止，這樣轉(zhuǎn)子在鋸齒波電??壓信號(hào)的連續(xù)作用下就實(shí)現(xiàn)了快速轉(zhuǎn)動(dòng)。??柔賺Ｉ?：?礙??隱壓、？?ｎ?ｕ??ｌｉｙ?＾?？?＊?ｕ?ＺＺ７??圖１．２?Ｗｏｌｆｇａｎｇ?Ｚｅｓｃｈ團(tuán)隊(duì)設(shè)計(jì)的旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)裝置??除了高校研究所外，國(guó)外也有一些科技公司對(duì)粘滑驅(qū)動(dòng)圯位技術(shù)展開了研究。??并基于此定位技術(shù)研發(fā)出了多種型號(hào)的記位平臺(tái)，例如

第一章緒論?基于雙壓電陶瓷驅(qū)動(dòng)原理的跨尺度定位平臺(tái)研究??如圖１．３所示。該定位裝置采用壓電疊堆作為驅(qū)動(dòng)元件，以柔性鉸鏈和交叉滾子??導(dǎo)軌分別作為傳動(dòng)機(jī)構(gòu)和導(dǎo)向支撐機(jī)構(gòu)，整體尺寸為２２ｘ１７ｘ８?＿３。受導(dǎo)軌運(yùn)動(dòng)??范圍的限制，其最大運(yùn)動(dòng)行程僅為１６ｍｍ，最小運(yùn)動(dòng)分辨率可達(dá)ｌｎｍ，最小運(yùn)動(dòng)??步長(zhǎng)為５０ｎｍ，水平方向最大運(yùn)動(dòng)速度可達(dá)１７ｍｍ／ｓ，最大負(fù)載能力為２０Ｎ且最??大驅(qū)動(dòng)力為１．５Ｎ。??圖１．３德國(guó)ＳｍａｒＡｃｔ公司開發(fā)的精密定位平臺(tái)??德國(guó)的另外一家高科技公司Ａｔｔｏｃｕｂｅ也開發(fā)出了多款類似的粘滑驅(qū)動(dòng)精密??定位平臺(tái)，包括水平運(yùn)動(dòng)方向的ＡＮＰｘｌＯｌ型定位平臺(tái)和豎直運(yùn)動(dòng)方向的??ＡＮＰｚｌＯｌ型定位平臺(tái)１２３＿２４］，分別如圖１．４?（ａ）和１．４?（ｂ）所示。ＡＮＰｘｌＯｌ型水??平定位平臺(tái)尺寸為２４ｘ２４ｘ１１?ｍｍ３，運(yùn)動(dòng)行程范圍為０－５ｍｍ，最大運(yùn)動(dòng)速度為??３ｍｍ／ｓ，掃描模式分辨率為ｌｎｍ，步進(jìn)模式最小步長(zhǎng)為ｌＯｎｍ，可承載重物最大??范圍為ＩＮ。ＡＮＰｚｌＯｌ型豎直定位平臺(tái)尺寸為２４ｘ２４ｘ２０?ｍｍ３，行程為５ｍｍ，最??大運(yùn)動(dòng)速度為３ｍｍ／ｓ，最小運(yùn)動(dòng)分辨率為ｌｎｍ，步進(jìn)模式最小運(yùn)動(dòng)步長(zhǎng)為１０ｎｍ，??可承載重物最大范圍為２Ｎ。??－－?＾??—逃，，??（ａ）?ＡＮＰｘｌＯｌ?型?（ｂ）?ＡＮＰｚｌＯｌ?型??圖１．４?Ａｔｔｏｃｕｂｅ公司開發(fā)的粘滑驅(qū)動(dòng)定位平臺(tái)??與國(guó)外相比，國(guó)內(nèi)對(duì)粘滑驅(qū)動(dòng)納米定位技術(shù)的研宄起步較晚，粘滑驅(qū)動(dòng)精密??定位平臺(tái)的種類相比也較少。??４??

【參考文獻(xiàn)】：
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博士論文
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碩士論文
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本文編號(hào)：3086070