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基于粘滑原理纳米定位平台的设计和分析
  • ISSN号:1671-4776
  • 期刊名称:《微纳电子技术》
  • 时间:0
  • 分类:TP242.2[自动化与计算机技术—控制科学与工程;自动化与计算机技术—检测技术与自动化装置]
  • 作者机构:[1]苏州大学机器人与微系统研究中心&苏州纳米科技协同创新中心,江苏苏州215021
  • 相关基金:国家重大科研仪器设备研制专项(61327811); 国家自然科学基金资助项目(61233010); 江苏省杰出青年基金项目(BK2012005)
中文摘要:

为了能实现跨尺度纳米定位操作,研制了一个基于粘滑驱动机理的纳米定位平台。采用柔性铰链的驱动机构,在对其在垂直方向上和驱动方向上的刚度进行分析的基础上,进行尺寸优化,从而减少定位平台在垂直方向产生耦合运动。致动器采用叠堆型压电陶瓷,实验分析发现压电陶瓷驱动器在有预紧力作用下,实际位移输出小于标称位移,当预紧力越大时,压电陶瓷的实际输出位移越小。在导向方面,采用双列交叉滚柱导轨,实现了载物台的多样化设计,从而提高了定位平台的适用性。同时结合LuGre摩擦模型对定位平台进行了动力学分析,优化其结构设计。单自由度粘滑驱动纳米定位平台的最大尺寸为28 mm×34 mm×12 mm,具有10 nm的分辨率、0.021 mm/s的速度和10 mm的行程。

英文摘要:

To realize the cross-scale nano-positioning manipulation,a nanopositioner based on the stick-slip principle was designed.Based on the analysis of the stiffness in the vertical and driving directions,the flexure hinges were adopted to optimize the dimensions and avoid the coupling motion in the direction which is vertical to the driving direction.The stacked piezoelectric ceramic was chosen for the actuator.The experiment analysis results show that when the preload is applied to the piezoelectric ceramic actuator,the real displacement of the piezoelectric actuator is smaller than the nominated displacement.The larger the preload is,the smaller the real displacement of the piezoelectric actuator is.The double row cross-roller guide was used,and the diversified design of the sample table was obtained,thus the applicability of the nanopositioner in many fields was enhanced.In addition the kinetics analysis of the nanopositioner with the LuGre friction model was made to optimize the structure design of the nanopositioner.Finally,the single freedom degree nanopositioner based on the stick-slip principle with the maximum size of 28 mm×34 mm×12 mm was designed.The nanopositioner is of 10 nm resolution,0.021 mm/s velocity and10 mm stroke.

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期刊信息
  • 《微纳电子技术》
  • 中国科技核心期刊
  • 主管单位:中国电子科技集团公司
  • 主办单位:中国电子科技集团公司第十三研究所
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  • 邮箱:wndz@vip.sina.com
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  • 国际标准刊号:ISSN:1671-4776
  • 国内统一刊号:ISSN:13-1314/TN
  • 邮发代号:18-60
  • 获奖情况:
  • 2002-2003和2003-2004年度,均获信息产业部电子科...,2005-2006年度获信息产业部电子科技期刊学术技术...,中国学术期刊执行(光盘版)检索与评价数据规范优...,2007-2008年度又荣获工业和信息化部电子科技期刊...
  • 国内外数据库收录:
  • 俄罗斯文摘杂志,美国剑桥科学文摘,英国科学文摘数据库,中国中国科技核心期刊,中国北大核心期刊(2008版),中国北大核心期刊(2011版),中国北大核心期刊(2014版)
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