新型柔性非对称压电微夹钳设计*

陈晓东， 胡思雅， 邓子龙， 高兴军

(辽宁石油化工大学 机械工程学院，辽宁 抚顺 113001)

0 引 言

近年来，随着微/纳技术、微机电系统(micro-electro-mechanical system,MEMS)、精密工程等高新科技的快速发展，引起了人们对微操作与微装配技术的广泛关注[1,2]。微夹钳作为微操作的末端执行器，与接触物直接接触，决定着微操作任务是否成功。现今常用的驱动方式有压电驱动、静电驱动、电磁驱动、电热驱动和形状记忆合金驱动[3]。与其他驱动方式相比，压电驱动具有反应灵敏、精度高的优点[4]。传统的刚性机构因构件间存在间隙、摩擦等原因，不符合高精度要求；柔性机构无摩擦、无间隙、免装配的特点更适合微操作系统的应用[5]；但柔性铰链的微位移范围一般在几微米到几十微米之间，为满足微装配要求，采用位移放大机构对柔性铰链的微位移进行放大。

目前，常用的放大机构有基于杠杆放大原理的杠杆放大机构[6]、基于三角形放大原理的桥式放大机构[7]和菱形放大。桥式放大机构和菱形放大机构放大倍数高、结构紧凑，但只有在双向对称力的作用下才能实现正交位移转换，由于微夹钳加工过程存在一定的精度误差以及微夹钳工作过程中设备震动、噪声等因素的影响左右钳指输出力会存在一定误差[8]，导致左右钳指输出力不均匀破坏微夹持物。杠杆放大机构、桥式放大机构和菱形放大机构属于单级放大机构，由多个单级放大机构组合成多级放大机构可以进一步扩大夹持行程。……