隨著科學(xué)技術(shù)的迅速發(fā)展,微納定位技術(shù)在微電子工程、生物醫(yī)學(xué)工程、精密和超精密加工以及精密光學(xué)工程等眾多領(lǐng)域應(yīng)用廣泛,各領(lǐng)域?qū)Χㄎ幌到y(tǒng)的性能需求越來越高。壓電陶瓷驅(qū)動(dòng)的定位平臺(tái)由于具有定位精度高、響應(yīng)速度快等優(yōu)點(diǎn)獲得了廣泛應(yīng)用,但存在壓電陶瓷驅(qū)動(dòng)器輸出位移小,定位平臺(tái)耦合運(yùn)動(dòng)、寄生運(yùn)動(dòng)影響定位精度等問題;另外,為使定位平臺(tái)性能達(dá)到最優(yōu)值,通常運(yùn)用優(yōu)化算法求解定位平臺(tái)模型來獲得,模型的準(zhǔn)確性對(duì)優(yōu)化結(jié)果可靠性至關(guān)重要,現(xiàn)有建模方法存在建模準(zhǔn)確性差或是模型復(fù)雜、通用性差等問題�；谝陨蠁栴},本文設(shè)計(jì)了一種壓電陶瓷驅(qū)動(dòng)的新型二自由度解耦大行程微納定位平臺(tái),并提出了一種改善定位平臺(tái)柔順機(jī)構(gòu)建模精度的建模方法,然后進(jìn)一步開展了定位平臺(tái)有限元仿真、多目標(biāo)優(yōu)化以及實(shí)物實(shí)驗(yàn)等研究。本文具體研究內(nèi)容如下:（1）設(shè)計(jì)了一種新型二自由度解耦大行程微納定位平臺(tái)。在對(duì)定位平臺(tái)構(gòu)型、柔順位移放大機(jī)構(gòu)以及柔順導(dǎo)向機(jī)構(gòu)比較與分析之后,設(shè)計(jì)了一種新型二自由度解耦大行程微納定位平臺(tái),定位平臺(tái)具有結(jié)構(gòu)緊湊,輸入和輸出解耦以及定位行程大的特點(diǎn)。（2）建立了基于歐拉伯努利梁理論與柔度矩陣法的柔順機(jī)構(gòu)靜力學(xué)模型和基于集中質(zhì)量法理論的... 

【文章來源】：杭州電子科技大學(xué)浙江省

【文章頁數(shù)】：88 頁

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

圖１．１微納定位技術(shù)應(yīng)用領(lǐng)域??１??

????析。對(duì)于柔順機(jī)構(gòu)的建模，一般將除鉸鏈外的桿件假設(shè)為剛體，而一些學(xué)者將桿件的變形考??慮在內(nèi)，提升了模型精度。Ｃｈｏｉ［５２］在對(duì)橋式放大機(jī)構(gòu)建模時(shí)，考慮了機(jī)構(gòu)中所有桿件的變形，??所建立的放大率模型與其他模型相比與有限元仿真結(jié)果更為接近。李揚(yáng)民［４１］針對(duì)并聯(lián)型ＸＹ??定位平臺(tái)建立了偽剛體模型、集總模型和非線性模型，通過實(shí)驗(yàn)測試對(duì)比得到了考慮桿件變??形的最優(yōu)非線性模型。朱志偉［３９］在使用柔度矩陣法對(duì)空間定位平臺(tái)的柔順機(jī)構(gòu)建模時(shí)，考慮??部分剛性桿件變形所帶來的影響，計(jì)算了相應(yīng)的柔度。ＮｏｖｅａｍｉｌＭ考慮了剛性桿件的變形影響，??基于柔度矩陣法建立了微夾鉗剛度、夾持力及夾鉗中放大機(jī)構(gòu)放大率的模型。Ｈｏｎｇｌｉａｎｇ?Ｓｈｉ［５４］??對(duì)應(yīng)用于ＭＥＭＳ中的六足定位平臺(tái)建立了輸出剛度模型，通過將剛性桿件分塊，額外的建立??了剛性桿件的柔度矩陣。??１．２．２柔順微納定位平臺(tái)研究現(xiàn)狀??Ｓｃｈｉｔｔｅｒ［５５】研制了用于ＡＦＭ高速掃描的三自由度定位平臺(tái)，Ｘ、Ｙ、Ｚ向的定位行程為１３叫１??Ｘ１３ｐｎＸ４．３Ｈｍ，最低固有頻率２２ｋＨｚ，如圖１．２所示。??ＫｅｍｏｎＭ研制了一個(gè)三自由的串聯(lián)型定位平臺(tái)，用于高速定位應(yīng)用場合，通過改進(jìn)柔性??鉸鏈與先前設(shè)計(jì)相比減小了寄生運(yùn)動(dòng)和離軸效應(yīng)，Ｘ、Ｙ、Ｚ向的定位空間為９＾ｍ?Ｘ?９＾ｍ?Ｘ?１?ｐｍ，??各軸固有頻率分別為２４．２ｋＨｚ、６．０ｋＨｚ和７０ｋＨｚ，如圖１．３所示。??

?＾?＾＾??鳥??圖１．４ＹＵｅｎＫＵａｎＹ〇ｎｇ研制的兩自由度微納定位平圖１．５李揚(yáng)民和徐青松研制的定位空間二自由度亞微??臺(tái)?米精度定位平臺(tái)??ＷｕＬｅ?Ｚ：ｈｕ［５１］將杠桿機(jī)構(gòu)、Ｓｃｏｔｔ－Ｒｕｓｓｅｌｌ機(jī)構(gòu)和Ｚ型鉸鏈相結(jié)合，研制了位移放大率達(dá)１３，??Ｘ、Ｙ向固有頻率分別為１８４．９Ｈｚ和２２４．７Ｈｚ的二自由度定位平臺(tái)，如圖１．６所示。Ｃｈｉｈ－Ｌｉａｎｇ??Ｃｈｕ［５￣研制了具有兩種工作方式的大行程單自由度定位平臺(tái)，在步進(jìn)模式中運(yùn)動(dòng)平臺(tái)運(yùn)用粘??滑運(yùn)動(dòng)摩擦效應(yīng)實(shí)現(xiàn)定位，步進(jìn)增量調(diào)節(jié)范圍７０ｎｍ至３５ｊｉｍ；在掃描模式中運(yùn)動(dòng)平臺(tái)由壓電??陶瓷驅(qū)動(dòng)器直接帶動(dòng)半橋式放大機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)，最終定位平臺(tái)定位行程為１０ｍｍ和位移分辨率小??于ｌＯｒａｎ，如圖１．７所示。??？?＊?１４?＾?ｍ?＊?－??ｐＴ－ｊ?ｐｔｒ?＼■??Ｊ?１?ｉｎｉ．?Ｉ麵?＇??．．．．．．．—一??圖１．６ＷｕＬｅ?Ｚｈｕ研制的二自由度定位平臺(tái)?圖１．７?Ｃｈｉｈ－Ｌｉａｎｇ?Ｃｈｕ研制的單自由度定位平臺(tái)??１．３主要研究內(nèi)容??根據(jù)國內(nèi)外研究現(xiàn)狀分析可知，隨著各學(xué)科的發(fā)展，微納定位技術(shù)的應(yīng)用領(lǐng)域愈加廣泛，??對(duì)微納定位系統(tǒng)也提出了越來越高的性能要求

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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碩士論文
[1]超彈性柔性鉸鏈的建模和優(yōu)化設(shè)計(jì)[D]. 林俊賢.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2016
[2]光刻機(jī)掩模微動(dòng)臺(tái)耦合誤差分析及控制器設(shè)計(jì)[D]. 張之萬.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2015



本文編號(hào)：3288365