基于黏滑运动原理的单自由度纳米定位台设计与动力学分析

张世忠; 荣伟彬; 台国安; 于淼; 孙立宁

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基于黏滑运动原理的单自由度纳米定位台设计与动力学分析

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为解决基于扫描电镜纳米操作系统定位驱动方面的关键技术,分别研制能够实现水平定位和垂直定位的单自由度纳米定位台。定位台采用黏滑驱动原理,驱动机构采用柔性铰链设计,O形调节圈的引入既实现摩擦力的精密调节又保证整体结构的紧凑。为研究黏滑驱动原理和辅助纳米定位台设计,建立单自由度纳米定位台的动力学模型。考虑压电陶瓷的动态特性和摩擦力的非线性变化,对压电驱动模型进行线性化处理,引入LuGre模型实现对摩擦力的表达。试验结果表明该动力学模型能够有效地描述黏滑定位台的运动状态。单自由度水平和垂直纳米定位台的最大外形尺寸分别为24 mm×24 mm×17 mm和24 mm×24 mm×34 mm,均具有8 nm定位分辨率和50 mm行程,最大负载质量可达66 g。利用所设计的两种纳米定位台搭建基于SEM的双探针纳米操作系统,纳米线双探针操作试验表明该两种纳米定位台完全满足SEM下进行纳米操作的要求。

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来源
《机械工程学报》 |2012年第19期|29-34|共6页
作者
张世忠; 荣伟彬; 台国安; 于淼; 孙立宁;
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作者单位

哈尔滨工业大学机器人技术与系统国家重点实验室;

南京航空航天大学纳米科学研究所;

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原文格式 PDF
正文语种 chi
中图分类机器人;
关键词
纳米定位; 黏滑驱动; LuGre; 纳米操作;

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