隨著微納科技的迅猛發(fā)展，具有微米運(yùn)動(dòng)范圍及微／納米級定位精度的精密定位平臺(tái)及相關(guān)技術(shù)己被廣泛應(yīng)用于微系統(tǒng)工程、生物工程、醫(yī)學(xué)工程、光學(xué)制造、航空航天等重要科學(xué)工程領(lǐng)域。但目前具有亞微米級以上位移分辨率，毫米級以上運(yùn)動(dòng)行程的跨尺度精密定位技術(shù)成為微納驅(qū)動(dòng)控制領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)和難點(diǎn)?？绯叨染芏ㄎ患夹g(shù)在納米操作、大規(guī)模集成電路制造和生物技術(shù)等眾多領(lǐng)域都有著廣泛的應(yīng)用前景。

在微納米操作領(lǐng)域中，由于微納米操作對象的尺度特征微小，通常需借助STM、AFM等顯微系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)對對象的觀察、識(shí)別和操作。往往需要在STM、AFM等狹小空間內(nèi)安裝精密定位平臺(tái)，因此操作中用于操作對象調(diào)整的精密定位平臺(tái)不僅要求具有微／納米級的定位精度和毫米級的運(yùn)動(dòng)行程，且對定位平臺(tái)本身的尺寸和體積提出了更高要求。

傳統(tǒng)的驅(qū)動(dòng)器由于其結(jié)構(gòu)和工作原理的限制，己不能滿足眾多微型操控系統(tǒng)對微／納米精度及微小尺寸的需求。但是隨著智能材料技術(shù)迅猛發(fā)展，科研人員致力于研究基于智能材料的新型精密驅(qū)動(dòng)器，由于突出的綜合性能，壓電陶瓷驅(qū)動(dòng)器成為微納驅(qū)動(dòng)控制領(lǐng)域中應(yīng)用最廣泛的驅(qū)動(dòng)元件。壓電驅(qū)動(dòng)器利用壓電材料的逆壓電效應(yīng)，將電能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能，實(shí)現(xiàn)可控的精密驅(qū)動(dòng)。壓電驅(qū)動(dòng)器具有體積小、重量輕、精度高、響應(yīng)快、控制特性好、能量密度大、能耗低、不受磁場干擾等特點(diǎn)，得到了廣大研究人員的青睞。

目前應(yīng)用最多的是基于壓電驅(qū)動(dòng)器和柔性鉸鏈的微動(dòng)平臺(tái)，該類平臺(tái)具有結(jié)構(gòu)緊湊、位移分辨率高等優(yōu)點(diǎn)，但問題在于即使采用位移放大機(jī)構(gòu)，平臺(tái)的運(yùn)動(dòng)范圍仍難以達(dá)到毫米級，限制了此類微動(dòng)平臺(tái)的應(yīng)用。進(jìn)一步提高運(yùn)動(dòng)范圍的最簡單措施是采用沖擊原理，沖擊驅(qū)動(dòng)是實(shí)現(xiàn)跨尺度精密定位操作技術(shù)的典型驅(qū)動(dòng)方式。通過將電信號(hào)輸入定子，使得受到激勵(lì)的定子產(chǎn)生一定軌跡的機(jī)械運(yùn)動(dòng)，最終驅(qū)動(dòng)動(dòng)子運(yùn)動(dòng)。研究學(xué)者通常采用壓電驅(qū)動(dòng)器和柔性鉸鏈的定子來沖擊驅(qū)動(dòng)動(dòng)子實(shí)現(xiàn)跨尺度精密運(yùn)動(dòng)，該類平臺(tái)具有結(jié)構(gòu)緊湊、控制方便等優(yōu)點(diǎn)，但設(shè)計(jì)中都采用定子側(cè)面與動(dòng)子接觸，只能實(shí)現(xiàn)單自由度的運(yùn)動(dòng)，而多自由度運(yùn)動(dòng)將面臨摩擦力耦合、預(yù)壓力施加方式等問題。因此，需要結(jié)合微動(dòng)平臺(tái)和沖擊驅(qū)動(dòng)設(shè)計(jì)一種緊湊結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)多自由度跨尺度精密運(yùn)動(dòng)，提升壓電精密定位平臺(tái)在STM、AFM等顯微系統(tǒng)中的應(yīng)用效果。

為了解決以上問題，三英精控開發(fā)的一系列的納米微位移臺(tái)，具有結(jié)構(gòu)緊湊、控制方便、位移分辨率高、運(yùn)動(dòng)行程大、響應(yīng)速度快等優(yōu)點(diǎn)。

根據(jù)機(jī)械結(jié)構(gòu)構(gòu)造形式，納米位移臺(tái)可以分為串聯(lián)和并聯(lián)兩種。串聯(lián)沖擊式多自由度壓電驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)通過將多個(gè)單自由度的機(jī)構(gòu)進(jìn)行模塊化的組合，能夠快速實(shí)現(xiàn)多自由度運(yùn)動(dòng)并且便于控制，而并聯(lián)沖擊式壓電驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)所有自由度運(yùn)動(dòng)集合于同一個(gè)運(yùn)動(dòng)部件使得結(jié)構(gòu)更緊湊。

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