大位移并联平面三自由度微定位平台设计*

韩 慧，刘 丽

(1.湖北文理学院,湖北 襄阳 441053；2.电子科技大学,四川 成都 610054)

0 引 言

微电子工业作为一个多元化行业,在过去的几十年里得到了快速的发展。微操作作为微电子工业的一项关键技术[1],在微/纳米技术[2]、精密加工[3]、生物工程[4]、医疗科学[5]等领域引起了人们的广泛关注。

从研究现状来看,微定位平台的关键问题包括选取驱动方式、扩大运动行程、提高固有频率。目前,微定位平台常用的驱动方式有压电驱动[6]、静电驱动[7]、热驱动[8]、形状记忆合金驱动[9]、气动[10]等。相比于其他驱动方式,压电驱动具有反应速度快、灵敏度高、输出力大的优点[11]；微定位平台增加位移放大倍率主要通过位移放大机构来完成。常用的放大机构有杠杆放大机构、桥式放大机构和菱形放大机构。杠杆放大机构结构简单,易于实现,但放大倍数受空间大小限制。基于三角形放大原理的桥式放大机构具有放大倍率高且可以实现正交位移放大。基于压电驱动的桥式放大机构将压电陶瓷置于放大机构内部,可以使结构更加紧凑。为提高微定位平台的固有频率,平面三自由度微定位平台采用轴对称结构,有效提高了结构的刚度,进而提高了结构的固有频率。该平面三自由度微定位平台的的三个自由度主要包括X方向和Y方向的水平运动,以及压电陶瓷并联驱动时绕θz轴方向的旋转运动。Scire F E等人[12]成功设计了一种单自由度压电驱动的微定位平台,主要应用于电子显微镜中,为扩大运动行程,采用二级放大机构,运动行程可达50 μm。……