基于柔性放大机构的压电微夹钳研究

基于钳指可平动并能感知钳指位移与夹持力的要求,采用柔性放大机构对压电微夹钳进行了结构设计。基于ANSYS的压电耦合场分析技术,对压电微夹钳的静动态特性进行了分析表明,在200V的最大驱动电压下,钳指最大位移为233.9μm;在20V的阶跃驱动电压下,钳指的稳态位移为20.6μm,响应时间为0.1s;通过实验对压电微夹钳的静动态特性进行了测试,结果表明,在150 V的驱动电压下,钳指位移为78.4μm,夹持0.3mm×8mm微轴所产生的夹持力为9.2mN。     

四自由度压电自感知微夹钳的设计

为提高压电微夹钳操作的灵活性,省掉用于检测其位移的外部传感器,该文设计了一种新型的四自由度压电微夹钳,并采用自感知方法获得其钳指位移。首先,基于两组空间垂直交叉的横向逆压电效应,设计了在夹持方向和垂直夹持方向上同时运动的四自由度压电微夹钳新结构;其次,基于压电晶片在电压作用下发生变形的同时在其表面产生电荷的思想,提出了电荷积分的自感知方法获取压电微夹钳的钳指位移;最后,通过实验测试了压电微夹钳的静动态特性及位移自感知特性。实验结果表明,基于自感知方法获得的位移与基于传感器获得的结果具有较好的一致性。     

利用LIG技术制造夹钳

在航天、国防、医学、核物理学领域,有着对仪器设备向小型化、复杂化、集成化方向发展的要求。在这一动力驱动下,精神机械加工、ＬＩＧＡ技术以及硅技术有了长足发展,制造出许多部件和产品,但对于复杂的微机电系统,单靠这些难以实现,需要进行系统的装配工作,微夹钳也是在这一需求下发展起来的,除此之外,在细胞操作箕 细操作过程中也迫切需要这样的执行软件。本文利用ＬＩＧＡ技术进行了这方面的研究工作,并得到了一些结果     

利用LIGA技术制造夹钳

在航天、国防、医学、核物理等领域,有着对仪器设备向小型化、复杂化、集成化方向发展的要求。在这一动力驱动下,精密机械加工、 Ｌ Ｉ Ｇ Ａ 技术以及硅技术有了长足发展,制造出许多部件和产品。但对于复杂的微机电系统,单靠这些技术难以实现,需要进行系统的装配工作。微夹钳也是在这一需求下发展起来的。除此之外,在细胞操作和其他微细操作过程中也迫切需要这样的执行软件。本文利用 Ｌ Ｉ Ｇ Ａ 技术进行了这方面的研究工作,并得到了一些结果。     

拓扑优化方法的研究现状及在微机构设计中的应用

简要介绍了MEMS的设计现状和拓扑优化方法 ,并根据MEMS中微机构的特点 ,概述了拓扑优化方法在微机构中的应用。最后以微夹钳为例 ,对不同负载、不同约束情况下微夹钳结构进行了拓扑优化设计     

拓扑优化方法的研究现状及在微机构设计中的应用

简要介绍了MEMS的设计现状和拓扑优化方法,并根据MEMS中微机构的特点,概述了拓扑优化方法在微机构中的应用.最后以微夹钳为例,对不同负载、不同约束情况下微夹钳结构进行了拓扑优化设计.     

拓扑优化方法的研究现状及在微机构设计中的应用

简要介绍了MEMS的设计现状和拓扑优化方法，并根据MEMS中微机构的特点，概述了拓扑优化方法在微机构中的应用。最后以微夹钳为例，对不同负载、不同约束情况下微夹钳结构进行了拓扑优化设计。     

法国科技信息

PRONAL公司提供装货板用的夹钳器具,使抓、钳、提升瓶子的工作轻而易举 PRONAL公司是欧洲生产存储及运输液体用的柔性容器产品的领先者,也是法国一家专门生产可膨胀产品的高科技公司。它开发了一系列装货用的夹钳器具,这种钳具用像胶包覆的纤维制造,是专为夹持、搬运瓶子而设计的。 近几年来,玻璃制品及塑料瓶的装运技术有很大发展,其中生产流程的优化是瓶子及装货板机器     

压电微夹钳钳指位移与夹持力的自感知研究

采用双晶片型压电执行器,对微夹钳进行了结构设计。根据压电陶瓷晶体变形的本质是极化及极化与表面电荷的关系,提出了基于积分电荷的钳指位移与夹持力的自感知方法。基于Jan G.Smits的压电悬臂梁静态模型,建立了钳指位移与夹持力的自感知数学模型。实验结果表明,静态或低频情况下,自感知的钳指位移同传感器获得的钳指位移具有很好的一致性;自感知方法所获得的夹持力(最大值为0.072N)大于微量电子天平的测量结果(最大值为0.052N),通过对自感知夹持力曲线进行相应的系数修正,自感知方法所获得的结果能很好地反映夹持力的真实大小。     

压电微夹钳钳指位移与夹持力的自感知研究

采用双晶片型压电执行器,对微夹钳进行了结构设计。根据压电陶瓷晶体变形的本质是极化及极化与表面电荷的关系,提出了基于积分电荷的钳指位移与夹持力的自感知方法。基于Jan G.Smits的压电悬臂梁静态模型,建立了钳指位移与夹持力的自感知数学模型。实验结果表明,静态或低频情况下,自感知的钳指位移同传感器获得的钳指位移具有很好的一致性;自感知方法所获得的夹持力(最大值为0.072N)大于微量电子天平的测量结果(最大值为0.052N),通过对自感知夹持力曲线进行相应的系数修正,自感知方法所获得的结果能很好地反映夹持力的真实大小。     

大行程无寄生位移柔性压电微夹钳结构设计

该文设计了一种两级放大的新型柔性微夹钳结构,对其位移放大比等特性进行了研究。首先,设计了微夹钳的整体结构,第一级放大机构采用杠杆机构,第二级采用半桥式放大机构。随后,利用刚度矩阵法对微夹钳柔性机构进行建模分析,并建立了平面三自由度的振动微分方程,根据所得方程计算出了微夹钳的位移放大比等特性。最后分别利用有限元和实验方法对模型分析得到的位移放大比进行了验证。结果表明,模型分析、有限元分析及实验的结果较吻合,证明了此微夹钳柔性机构以及建模方法的可行性和有效性。     

硅基微光学平台的设计和制作北大核心

微型的、可重复装配的、硅基的微光学实验平台和操作平台对于实现光学分析仪器的微型化具有重要的研究意义。设计制作了一种硅基的微光学平台,它包含有微光学基板和微光学夹持片。首先采用有限元分析软件Comsol对微光学夹持片的关键结构即弹片进行了应力仿真,确定了弹片在被拉伸过程中断裂时的最大位移,而后在此基础上设计了一种微光学基板和几种微光学夹持片。实验中采用微电子的工艺,通过配合使用电感耦合等离子体(ICP)干法刻蚀和各向异性湿法腐蚀工艺制备了微光学基板和微光学夹持片的样品。最后将二者装配在一起,从而建立起一个硅基的微光学平台。并且,夹持片可以在基板上实现滑动和重复装配。     

基于微光机电系统的微感知技术

微光机电系统技术是在微机电系统技术基础之上发展起来的具有多种学科交叉融合特征的前沿高新技术,在该技术上建立的微感知技术是未来微系统技术的核心技术之一.由于微感知技术具有微型化、集成化和智能化的特点,未来在国防军工、精密仪器、特殊工业,以及环境检测等领域将有广泛的应用前景.首先描述了微感知技术的技术特征,同时对当前国内外的微感知技术研究情况进行了介绍,总结了微光机电系统的几个亟待突破的技术问题,并指出了微感知技术面临的挑战.通过对发展微感知技术需要关注问题的思考,对我国微感知技术的发展提出了建议.     

串联死区算子的压电微夹钳PI迟滞模型

针对Prandtl-Ishlinskii(PI)模型要求被描述对象的初载曲线为凸函数,且模型与其逆模型都应关于算子中心对称的不足,通过引入死区算子对PI模型进行改进,以使其更好地描述具有非凸、非奇对称的压电陶瓷材料的迟滞特性。基于实测的压电微夹钳初载曲线,采用等分阈值方式,并通过使改进PI模型与实测初载曲线间的误差函数为最小,辨识出改进PI模型的参数,建立了压电微夹钳的迟滞模型。实验结果表明,在微夹钳15.2μm的最大位移范围内,模型误差的变化范围为-0.310~0.156μm,所建模型能很好地描述压电微夹钳的迟滞特性。     

微技术中使用的液体夹钳

微系统工程的开发中,主要难题是制作极其微小的元件以及它们的装配。其中,夹持工艺起着决定性的作用,因为使用通常的技术,可能会损坏这些微小的结构。最近,夫琅霍费生产技术与自动化研究所研制出一种用于微系统的粘附钳手,用酒精作为粘附液。     

集成微系统概念和内涵的形成及其架构技术

介绍了集成微系统概念与内涵的发展历程,从小型智能化和频谱开发两个方面总结了集成微系统技术的重要应用,分析了国内外集成微系统架构技术的研究进展。最后,简单介绍了高压高频光机电异构集成微系统技术,这是集成微系统中起点高、难度大、富有特色的一个重要研究方向。     

一种新型柔性夹持高频超声换能器设计

为了提升高频超声换能器输出振幅与超声能量的传输效率,该文提出了一种新型柔性夹持高频超声换能器,并基于模块化设计思想,综合机电等效法、四端网络、有限元分析及柔度分析技术,系统建立了此类型高频超声换能器的设计方法,制作了换能器样机,搭建了换能器电学、动力学特性测试平台。激振实验表明,柔性夹持换能器输出端稳态振幅较传统夹持换能器提升了38.55%。换能器输出端动态振幅信号时域、频域分析结果表明,将柔性铰链机构和传统法兰夹持结构相结合,通过引入柔性转动副,柔性夹持换能器超声能量传递效率提高了5.16%。这表明柔性夹持法兰能够提升夹持结构的运动解耦能力,具有一定的应用前景。     

压电微夹钳的迟滞及蠕变补偿

为提高压电微夹钳的操作精度,对其迟滞及蠕变误差进行补偿。基于压电材料迟滞曲线的非对称性,为提高微夹钳迟滞模型的精度,采用升回程分别建模的方法,建立了微夹钳的Prandtl-Ishlinskii(PI)迟滞模型,对迟滞误差进行了补偿。在综合考虑模型简单且具有较高精度的前提下,采用二阶惯性环节建立了微夹钳的蠕变模型,设计出无需求蠕变逆模型的补偿器,对蠕变误差进行了补偿。实验结果表明,在最大位移为120μm时,钳指位移的迟滞误差由补偿前的-11.8～10.7μm减小为-1.7～1.0μm;在900 s作用时间内,钳指位移的蠕变由补偿前的4μm几乎减小为0。     

两级位移放大微夹持器的研究

微夹持器是完成微操作、微装配作业任务的重要工具,其体积、质量、张合量、微夹持力等是微夹持器设计过程中的重要指标。利用压电陶瓷作为微驱动元件设计了一种具有两级位移放大的微夹持器,并采用有限元软件对其进行张合量、微夹持力的分析。经实验测试,验证了所设计的微夹持器的合理性和实用性。     

新型大功率毫米波螺旋线行波管高频系统研究

该文探讨了CVD金刚石材料在宽带毫米波螺旋线行波管中的应用,研究了两类非杆状新型CVD金刚石夹持的螺旋线高频结构,利用MAFIA分析了它们的色散特性、耦合阻抗和衰减常数,与传统的矩形BeO夹持杆和矩形CVD夹持杆高频结构进行了对比,最后将这两类新型高频结构替代国内某毫米波行波管(26-40GHz)中的矩形BeO夹持杆螺旋线高频结构,利用宽带大功率行波管CAD集成环境中的注波互作用模块分析了其大信号工作特性。结果表明,分立CVD金刚石夹持高频系统兼顾了超宽带和大功率,同时由于金刚石直接和螺旋线及金属翼片大面积接触,该结构还具有极好的散热能力,是一种有重要应用前景的高频结构。