蠕动式压电/电致伸缩微进给定位机构的研究进展

叙述蠕动式压电／电致伸缩微进给定位机的研究现状；基于仿生蠕动和压电致动惯性冲击或ｓｔｉｃｋ－ｓｌｉｐ微进给原理，许多构思巧妙的一维和多维一体的蠕动式压电／电致伸缩微进给定位机构或系统相继问世。迄今，进给刚度和推力较小，以及不连续进给运动制约了蠕动机构的实际应用，进一步的研究将推进蠕动式压电／电致伸缩微进给定位机构的实用化，使其不仅用于测量，亦能用于加工。     

一种亚微米压电柔性微动系统设计及性能分析

为获得精密直线运动输出,设计一种压电柔性微驱动系统,系统由压电致动器及柔性微动机构组成,在压电致动器驱动下系统具有亚微米级定位精度。基于柔性铰链导向、传动原理,设计了一种精密柔性微动机构,在此基础上提出了压电柔性微驱动系统设计方案。采用有限元法对系统进行了运动学分析、强度分析、动态分析,分析结果显示,系统具有定位精度高(最大定位误差为0. 24μm)、强度性能好、动态性能优良等优势。研究对微驱动系统研究及应用具有一定的参考价值。     

微泵驱动方式比较研究

介绍了国内外微流体系统中微泵的致动原理和结构，分析了各种致动方法的优缺点，对微泵的发展方向做出了展望。     

新型超磁致球电机的研究

根据超磁致材料的磁一机能量耦合转换机理，用有限元耦合迭代方法，设计了超磁致材料微致动器，在此基础上，利用超磁致材料微致动器的组合构型，研制了一种新型超磁致球电机样机。这种球电机通过简单的运动部件产生二维运动，并对原型样机进行了试验测试，验证了新型超磁致球电机的驱动特性。通过新型超磁致球电机样机研制与试验验证，说明超磁致材料致动器组合构型的超磁致球电机，是开发球电机的一种有效方法。     

电致伸缩微位移装置的高精度控制方法研究

针对电致伸缩微位移高精度控制的需求，研究了基于非线性迟滞模型的前馈补偿与反馈技术相结合的控制方法，对电致伸缩微位移装置进行控制，取得良好的控制效果。将其应用于柔性工作台控制系统中，系统在跟踪正弦曲线时，跟踪误差小于5nm。     

一种压电薄膜微致动器的致动原理分析及有限元模拟

介绍了硬盘磁头中的压电薄膜微致动器,用层合梁理论分析了微致动器的致动原理,得出了致动力与压电薄膜层数成正比.用有限元软件对粘有40 μm、80μm单层薄膜以及单层厚度40μm的二层和三层微致动器进行有限元仿真,其中薄膜厚度为40 μm的单层和双层的微致动器位移分别达到0.850 29μm/20V、0.827 44 μm/20V,满足了低能耗高位移的行业要求,同时比较了压电薄膜不同粘贴方式的致动效果,得出悬臂上下各粘一层薄膜的致动效果比较理想的结论.     

基于离子聚合物金属复合结构(IPMC)的柔性致动器研究

介绍了基于离子聚合物金属复合结构（IPMC）的柔性致动器的制备方法和关键技术，分析了致动机理。针对所构造的致动器样本，初步研究了其机电特性。研究结果表明，该制动器具有结构简单、驱动电压低、相对变形量大、重量轻等优点，在泳动仿生微机器人推进和生物医学应用方面具有较大的潜力。     

热致动硅微夹钳实验研究

利用集成的多晶硅电热微致动器,在可控电压下实现了对薄膜型硅微夹钳夹持动作的在线操作.电热微致动器所需要的工作电压低、输出力大、响应时间长,适用于硅微夹钳夹持动作的缓冲及精确控制.根据所建电热微致动器理论模型,通过分别测试微致动器在空载和驱动工况下的输出位移大小,提出了一种通过公式换算间接确定硅微夹钳驱动力的方法.实验结果表明,电热致动器驱动的硅微夹钳具有很好的电压可控性,最高工作电压可达25V.硅微夹钳的开合位移依热致动器的规格不同在0.7～4μm之间.     

具有非对称分段线性刚度的超磁致伸缩微位移致动器的非线性分析

研究了超磁致伸缩微位移致动器的非线性动力学特性 ,分析了碟簧非对称分段线性刚度对微位移致动器动力学特性的影响 ,基于理论分析计算结果 ,研制出应用于精密机械加工的微进给系统的稀土超磁致伸缩微位移致动器 ,为实际开发换能器产品提供了设计依据     

稀土超磁致微致动器驱动电源实验研究

介绍了稀土超磁致伸缩微致动器的结构、工作原理，给出了基于功率MOSFET管的超磁致伸缩执行器驱动电源的电路，实验表明该驱动电源可以满足微致动器的工作需要。     

基于柔性铰链的微位移放大机构设计

为了对柔性铰链进行优化设计,定义了一个新的参数并用它来讨论5种常见的柔性铰链一直梁型柔性铰链、圆角直梁型柔性铰链、椭圆型柔性铰链、抛物线型柔性铰链和双曲线型柔性铰链.首先建立了一个柔性铰链的有限元模型并用理论分析验证它的正确性.由于刚度是影响柔性铰链性能的最重要的参数,定义了一个参数λ--柔性铰链凹口处长与宽的比值.然后通过有限元分析得出5种柔性铰链刚度比值ε的曲线,并且基于此比值设计了一个压电致动器的微位移放大机构.本文的设计方法以及刚度比ε有助于我们设计这一类型的微位移放大机构.     

电磁致动式微滴按需喷射装置的设计及实现

针对现有商业化微滴按需喷射装置需根据喷射材料性质定制而较难直接用于研究不同材料喷射行为的现存问题,设计并实现了一种基于电磁致动器的机械振动式低成本微滴按需喷射装置。该装置由激振系统,喷射坩埚及相应的低氧环境保护系统,加热及温度控制调节系统组成。采用该微滴喷射装置进行试验,通过调整电磁致动器激励电压脉宽成功实现了不同喷射频率下水和石蜡微滴的按需可控喷射,试验结果证明了该装置的稳定性以及实现不同材料微滴喷射的可行性。     

纳米电磁致动器的发展

纳变致动器是纳米测控的关键部件，而纳米测控又是纳米技术的重要基础。讨论了纳米冲击电磁致动器工作原理，给出冲击式电磁致动器的一些典型结构，并介绍一种新原理组合式致动器。     

泳动微机器人主体机构放大性能研究

泳动微机器人模仿鱼类游泳的方式驱动。文中利用柔性铰链和差式杠杆放大原理，设计了用于微位移 放大的泳动微机器人主体机构，并且在ＡＮＳＹＳ软件仿真的基础上，对微机器人主体机构的放大性能 进行了研究。研究表明在主体机构中适当减小柔性铰链转角刚度，可以显著改善微位移放大效果。     

一种三维微位移操作器

提出了一种三维微位移操作器结构。电致伸缩器件作为驱动器 ,柔性铰链作为弹性导向。设计中还考虑了制造和装配因素。     

基于拮抗机制的可变刚度流体驱动柔性致动器研究

柔性致动器具有柔顺性高、环境适应性强及人机交互性好等特点.针对传统柔性制动器刚度控制性能差的问题,基于柔性伸长肌和收缩肌的拮抗机制,提出一种新型可变刚度的流体驱动柔性致动器,该致动器能够实现伸长/缩短的复合动作,并通过协同调整伸长和收缩力实现刚度的控制;基于伸长及收缩织物的柔性形变机理,建立了柔性致动器的力学特性模型,...     

压电智能梁的静态耦合模型

利用力平衡原理，建立了单面粘贴有压电致动器的梁结构的静态拉伸－弯曲耦合模型，在分析过程中，考虑了梁与致动器之间粘贴层的影响。通过分析可得，粘贴层剪切应力的分布与致动器中附近的应变分布有相似的特征。随着粘贴层的剪切模量的增加或其厚度的减小，剪切力在靠近坟电致动器部分端部区域迅速增大。     

新型微位移致动器的研究

用提拉法磁悬浮冷坩埚技术生长的RFe2 (Tb0 .3Dy0 .7Fe1.95)单晶材料 ,其室温下的饱和磁致伸缩系数λs 可达 2× 10 - 3以上 ,优于同成分的定向结晶材料。采用自制的高性能RFe2 单晶材料 ,通过优化微位移致动器的机械、磁路参数 ,研制出具有非水冷结构的新型微位移致动器     

超磁致伸缩致动器的输出位移与其控制研究

根据自动控制原理，结合磁致伸缩致动器的结构建立了致动器传递函数模型，在此基础上设计了以TMS320C31为核心的致动器位移闭环控制系统。该控制系统主要由硬件和软件两部分组成。进行了致动器位移控制系统的开环实验和闭环实验，实验结果表明，该系统稳定性可靠、精度高，为致动器在实际精密位移控制中的应用打下了基础。     

基于圆形膜片柔性结构的超磁致伸缩执行器的研究

分析了超磁致伸缩材料的工作机理及特性，介绍了超磁致伸缩微位移驱动系统的组成原理和微位移执行器的结构。在此基础上，提出一种元摩擦和无爬行现象的圆形膜片柔性结构作为微位移执行器的力和位移的传递机构，建立其简化的力学模型，并采用弹性力学和有限元的方法对其力学性能进行了理论分析。实验结果表明，基于圆形膜片柔性结构的超磁致伸缩微位移执动器具有结构紧凑、重复精度高、输出位移大（可达40um）的优点。