基于液體粘著和壓電振動輔助的微對象操作方法及實(shí)驗研究.pdf

1、微納尺度對象是微機(jī)電系統(tǒng)中最廣泛的操作目標(biāo)，其特征尺寸主要介于毫米和納米范圍內(nèi)的微小物體。隨著微操作技術(shù)的不斷拓展，使得對微操作的理論方法及技術(shù)研究提出了更高的挑戰(zhàn)。當(dāng)操作對象尺寸進(jìn)入微尺度范圍，由于存在尺度效應(yīng)和表面效應(yīng)等問題，這時微觀粘著力（包括范德華作用力、靜電力、毛細(xì)作用力等）便起到主導(dǎo)作用。為了實(shí)現(xiàn)100μm尺度以下的微對象的操作轉(zhuǎn)移，本文提出了基于毛細(xì)作用和壓電振動輔助的微對象操作方法。分析了基于毛細(xì)力拾取及壓電振動摩擦釋放

2、微對象的可行性，最后通過實(shí)驗驗證了該方法的可靠性。
　　本文首先從微操作存在液體介質(zhì)時的粘著機(jī)理出發(fā)，研究分析液體介質(zhì)存在下微對象和工具以及微對象之間的粘著作用并對典型的粘著接觸作用力模型進(jìn)行分析。之后對拾取粘著模型進(jìn)行數(shù)值仿真，分析相關(guān)參數(shù)對微對象拾取毛細(xì)力的影響大小，接著在微對象拾取粘著模型基礎(chǔ)上建立了微觀摩擦受力模型，并利用系統(tǒng)動力學(xué)建立了微對象的動態(tài)平衡方程。最后利用了SIUMULINK工具對釋放過程中的外力和特征距離進(jìn)行

3、仿真分析，得出合適的動態(tài)參數(shù)。
　　最后依據(jù)微操作系統(tǒng)結(jié)構(gòu)要求和微操作的方案策略，建立了基于毛細(xì)粘著作用以及振動摩擦作用的微對象操作實(shí)驗平臺。利用實(shí)驗系統(tǒng)平臺對所提出的拾取方法及釋放方法進(jìn)行了實(shí)驗研究。針對模型仿真分析所涉及的相關(guān)參數(shù)進(jìn)行了一系列的對比分析實(shí)驗，重點(diǎn)對微對象釋放操作過程開展了幾組對比實(shí)驗，最后確立了最優(yōu)動態(tài)參數(shù)對微對象拾取及釋放操作的影響規(guī)律，對實(shí)驗數(shù)據(jù)做出統(tǒng)計并分析了該操作方法對微對象的釋放成功率和精度。實(shí)驗數(shù)據(jù)