精密柔性微夹持器的设计与控制

发布时间：2021-06-25 00:38

　　微夹持器是高精度微纳操作中的重要末端执行机构,其性能直接影响微操作的效率和质量。本文以实现稳定、可靠夹持为目的,设计了一种新型非对称结构微夹持器,从微夹持器的结构设计、特性分析、控制系统设计等方面对其进行了系统地研究,并搭建实验平台,完成了微夹持器的夹持试验与性能测试。本文主要研究工作如下:提出微夹持器的结构设计方案。首先选用压电陶瓷作为驱动器;再设计单侧运动模式和平行夹持方案,保证固定的定位基准,避免模态密集问题,实现平行稳定夹持;最后设计由杠杆机构、桥式放大机构及平行四边形杠杆机构组成的三级柔性位移放大机构,保证足够的位移放大倍数。采用伪刚体模型法和有限元分析法进行特性分析。利用伪刚体模型方法建立微夹持器的等效模型,并以此为基础对微夹持器进行运动学、静力学及动力学分析,确定了微夹持器的输入刚度、位移放大倍数以及固有频率等参数。使用有限元分析方法验证理论分析的结果。经有限元静力分析,得到了微夹持器的位移放大倍数;通过模态分析,确定了微夹持器的各阶模态振型及相应的固有频率;最后通过夹持力分析,得到了夹持力随着输入位移的变化关系。设计微夹持器控制系统。设计离散滑模控制器,用于控制夹持臂的... 

【文章来源】：天津大学天津市 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：72 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

王家畴等设计的压电驱动型微夹持器Figure1-1PiezoelectricactuatedmicrogripperofWangJiachou

MohdNashrul等人设计的压电驱动微夹持器Figure1-2PiezoelectricactuatedmicrogripperofMohdNashrul

图 1-3 高群等人设计的压电驱动微夹持器Figure 1-3 Piezoelectric actuated micro gripper of Gao Qun图1-3是中国科学院长春光学精密机械与物理研究所高群等人[12]设计研发的压电驱动微夹持器。该微夹持器由平行四边形机构和杠杆机构组成位移放大机构，位移放大倍数为6.9，可以夹持尺度在0~300μm范围内的零件。且由于使用了平

【参考文献】：
期刊论文
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博士论文
[1]电热驱动SU-8微夹钳的相关问题研究[D]. 张然.大连理工大学 2013

硕士论文
[1]两自由度大行程精密定位平台的结构设计与控制[D]. 尚江坤.天津大学 2016
[2]微定位系统设计与控制方法研究[D]. 李晓辰.天津大学 2014
[3]引线键合机线夹的设计与实验研究[D]. 范登科.中南大学 2013
[4]单片柔顺机构微夹钳的性能分析及控制技术的研究[D]. 董浩民.重庆大学 2011
[5]微夹钳技术的研究及系统设计[D]. 王健.华中科技大学 2009



本文编号：3248139