基于慣性粘滑驅(qū)動(dòng)的跨尺度精密運(yùn)動(dòng)平臺(tái)研究.pdf

1、隨著納米技術(shù)的發(fā)展，作為起重要支撐作用的慣性粘滑驅(qū)動(dòng)跨尺度精密運(yùn)動(dòng)技術(shù)為納米技術(shù)的研究提供了基礎(chǔ)條件。跨尺度精密運(yùn)動(dòng)技術(shù)是指具有納米級(jí)運(yùn)動(dòng)分辨率的同時(shí)，又具有毫米級(jí)的運(yùn)動(dòng)行程的精密運(yùn)動(dòng)技術(shù)。根據(jù)國(guó)內(nèi)外發(fā)展?fàn)顩r，目前代表性的跨尺度精密運(yùn)動(dòng)技術(shù)主要有：尺蠖型驅(qū)動(dòng)技術(shù)、壓電超聲馬達(dá)、壓電諧波馬達(dá)、宏微混合驅(qū)動(dòng)技術(shù)、粘滑驅(qū)動(dòng)技術(shù)、慣性粘滑驅(qū)動(dòng)技術(shù)等。其中，慣性粘滑驅(qū)動(dòng)技術(shù)以其運(yùn)動(dòng)范圍大，分辨率高，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，體積小，集成度高、運(yùn)動(dòng)速度快等突出優(yōu)點(diǎn)

2、，在顯微系統(tǒng)（SEM，STM，AFM，TEM）、光學(xué)調(diào)整、納米壓印系統(tǒng)、微納操作系統(tǒng)、微裝配系統(tǒng)等領(lǐng)域獲得了廣泛的應(yīng)用。
　　本文提出以壓電陶瓷作為驅(qū)動(dòng)組件的跨尺度精密運(yùn)動(dòng)技術(shù)----慣性粘滑驅(qū)動(dòng)技術(shù)的研究。首先，慣性粘滑驅(qū)動(dòng)摩擦機(jī)理研究方面。介紹了慣性粘滑驅(qū)動(dòng)原理，利用微滑移模型揭示了干摩擦的復(fù)雜性，將由―粘到―滑的過(guò)程分為三個(gè)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(nèi)在的靜態(tài)特性和動(dòng)態(tài)特性的

3、 LuGre模型用于慣性粘滑驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)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(xué)特性：預(yù)滑動(dòng)現(xiàn)象、Stribeck效應(yīng)等，最后，介紹了LuGre模型中動(dòng)靜態(tài)參數(shù)辨識(shí)方法。其次，慣性粘滑驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)建模及仿真研究方面。從數(shù)學(xué)建模的角度，進(jìn)一步闡述慣性粘滑驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)過(guò)程，數(shù)學(xué)建模包括：壓電陶瓷建模和基于LuGre模型的慣性粘滑驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)建模。利用Matlab對(duì)數(shù)學(xué)模型進(jìn)行仿真研究，并依據(jù)仿真結(jié)果提出慣性粘

4、滑驅(qū)動(dòng)精密運(yùn)動(dòng)平臺(tái)的設(shè)計(jì)準(zhǔn)則，為慣性粘滑驅(qū)動(dòng)平臺(tái)的結(jié)構(gòu)研究提供理論指導(dǎo)。再次，慣性粘滑驅(qū)動(dòng)平臺(tái)結(jié)構(gòu)研究方面。將直梁型柔性鉸鏈應(yīng)用于慣性粘滑驅(qū)動(dòng)平臺(tái)中，選用多目標(biāo)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(jié)果得出的設(shè)計(jì)準(zhǔn)則，設(shè)計(jì)慣性粘滑驅(qū)動(dòng)精密運(yùn)動(dòng)平臺(tái)的結(jié)構(gòu)，共設(shè)計(jì)出兩款平臺(tái)樣機(jī)。最后，慣性粘滑驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)研究方面。為了測(cè)量系統(tǒng)的靜態(tài)、動(dòng)態(tài)性能，分別搭建了靜態(tài)性能測(cè)試系統(tǒng)和動(dòng)態(tài)性能測(cè)試系統(tǒng)，進(jìn)行了樣機(jī)性能測(cè)試