基于慣性粘滑驅動的跨尺度精密運動平臺研究.pdf

1、隨著納米技術的發(fā)展，作為起重要支撐作用的慣性粘滑驅動跨尺度精密運動技術為納米技術的研究提供了基礎條件?？绯叨染苓\動技術是指具有納米級運動分辨率的同時，又具有毫米級的運動行程的精密運動技術。根據(jù)國內外發(fā)展狀況，目前代表性的跨尺度精密運動技術主要有：尺蠖型驅動技術、壓電超聲馬達、壓電諧波馬達、宏微混合驅動技術、粘滑驅動技術、慣性粘滑驅動技術等。其中，慣性粘滑驅動技術以其運動范圍大，分辨率高，結構簡單，體積小，集成度高、運動速度快等突出優(yōu)點

2、，在顯微系統(tǒng)（SEM，STM，AFM，TEM）、光學調整、納米壓印系統(tǒng)、微納操作系統(tǒng)、微裝配系統(tǒng)等領域獲得了廣泛的應用。
　　本文提出以壓電陶瓷作為驅動組件的跨尺度精密運動技術----慣性粘滑驅動技術的研究。首先，慣性粘滑驅動摩擦機理研究方面。介紹了慣性粘滑驅動原理，利用微滑移模型揭示了干摩擦的復雜性，將由―粘到―滑的過程分為三個階段：完全粘滯階段、局部滑移階段、完全滑移階段，并指出最終選用能夠描述干摩擦內在的靜態(tài)特性和動態(tài)特性的

3、 LuGre模型用于慣性粘滑驅動系統(tǒng)動力學模型中。在介紹了LuGre模型后仿真出LuGre模型所能反映出的摩擦學特性：預滑動現(xiàn)象、Stribeck效應等，最后，介紹了LuGre模型中動靜態(tài)參數(shù)辨識方法。其次，慣性粘滑驅動系統(tǒng)建模及仿真研究方面。從數(shù)學建模的角度，進一步闡述慣性粘滑驅動系統(tǒng)的運動過程，數(shù)學建模包括：壓電陶瓷建模和基于LuGre模型的慣性粘滑驅動系統(tǒng)動力學建模。利用Matlab對數(shù)學模型進行仿真研究，并依據(jù)仿真結果提出慣性粘

4、滑驅動精密運動平臺的設計準則，為慣性粘滑驅動平臺的結構研究提供理論指導。再次，慣性粘滑驅動平臺結構研究方面。將直梁型柔性鉸鏈應用于慣性粘滑驅動平臺中，選用多目標優(yōu)化的帶精英策略的快速非支配排序遺傳算法優(yōu)化柔性鉸鏈的尺寸參數(shù)。依據(jù)仿真結果得出的設計準則，設計慣性粘滑驅動精密運動平臺的結構，共設計出兩款平臺樣機。最后，慣性粘滑驅動系統(tǒng)實驗研究方面。為了測量系統(tǒng)的靜態(tài)、動態(tài)性能，分別搭建了靜態(tài)性能測試系統(tǒng)和動態(tài)性能測試系統(tǒng)，進行了樣機性能測試