柔性并联微夹持器的动力学分析及实验研究

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(1.南京工程学院工业中心、创新创业学院，江苏 南京 211167；2.南京航空航天大学机械结构力学及控制国家重点实验室，江苏 南京 210016)

0 引言

微机电系统和纳米科技领域的快速发展，促进了微操作技术的迅猛发展，微夹持器作为操作系统的核心部件，其设计与研发受到了学者越来越多的关注和重视[1]。微夹持器在微装配以及微操作领域已经成为必不可少的常用设备，如微构件组装、生物细胞操作和微创外科等[2-3]。

柔性铰链所具有的无机械摩擦、无运动间隙及高运行精度等特点使其成为微夹持器传动机构的首选[4-6]，而其在运行过程中会发生弹性形变，因此考虑柔性铰链的刚柔耦合动力学建模,对预测机构性能以及提高控制精度等方面尤为重要。胡庆雷等[7]针对一种自由漂浮柔性空间机器人的欠驱动、柔性振动等特点，利用拉格朗日和假设模态法建立了带有柔性振动扰动完全可控的动力学模型。Tian等[8]建立了一种柔性平面并联微操作手的动力学模型，并采用有限元分析方法来验证动力学模型的准确性。张泉等[9]设计了一种3-PRR柔性平面并联平台，通过施加闭链约束方程，利用Hamilton方程和假设模态法得到了平台的刚柔耦合动力学方程。

由于压电陶瓷元件具有体积小、控制精度高等特点[10]，使其作为驱动器在大多数微夹持器中得到应用。然而压电陶瓷元件极小的静变形量使微夹持器的输出位移也很小，仅在几个微米范围内。很多学者利……