柔順微夾鉗的設計及特性分析.pdf

1、微納米技術的迅速發(fā)展，對微細操作提出了更高的需求，進而推動了微操作機器人的廣泛研究，微操作機器人外形尺寸不必太小，但能夠實現微米甚至納米級的精密運動及操作，在精密機械工程、微電子裝配、微細加工、生命科學、遺傳工程、光纖對接和微創(chuàng)手術等領域發(fā)揮著重要作用。由壓電陶瓷驅動的柔順微夾鉗作為典型微操作系統的執(zhí)行末端，具有結構緊湊、制造方便、易控制等特點，成為國內外研究的熱點。因此，研究大位移輸出量、結構緊湊、易控制的微夾鉗,對促進我國高精尖技術

2、的發(fā)展具有深遠意義。本文依托于重慶大學機械傳動國家重點實驗室科研業(yè)務專項項目及上海市空間飛行器機構重點實驗室開放課題，以易控制、大張合量的微夾鉗為設計目標，創(chuàng)新設計了三級放大柔順微夾鉗，并針對該微夾鉗開展了結構設計、靜態(tài)分析、加工及試驗等研究。
　　本研究主要內容包括：⑴應用柔順機構學、精密儀器設計、機械原理、卡氏第二定理及材料力學等基本理論，研究了柔順機構的組成及工作原理，設計了三級放大的柔順微夾鉗，建立了橋式放大機構輸入及輸出

3、剛度模型。⑵應用偽剛體模型法、自由體圖解法、虛功原理等理論，建立了微/納傳動平臺及微夾鉗的偽剛體模型，分析了杠桿及平行導向機構受力情況，推導了杠桿-平行導向機構剛度模型及其位移放大比，確定了夾持力與輸入力之間的關系。⑶應用鍵合圖理論，綜合分析了柔順機構中典型構件的鍵合圖模型，揭示了微/納傳動平臺及微夾鉗的運動規(guī)律，研究了橋式放大機構及平行導向機構能量的傳遞，建立了平臺及微夾鉗的鍵合圖模型，推導了其特征方程，并在此基礎之上進一步獲得了狀態(tài)