基于压电陶瓷驱动的微操作手研究现状

微操作手是微操作机器人的重要组成部分，首先介绍了国内外研制的几种典型微操作手。在此基础上，对于微操作手的关键技术，从机构、驱动、传感、检测几个方面进行了论述，在机构上，介绍了微位移定位机构的特点；在驱动方式上，论述了压电陶瓷的驱动方法；在微位移检测上，介绍了几种纳米微位移检测手段。最后，阐述了微操作手的发展趋势：微型化、集成化、智能化，达到纳米级或更高的定位精度。     

基于压电陶瓷驱动的微操作手研究现状

微操作手是微操作机器人的重要组成部分 ,首先介绍了国内外研制的几种典型微操作手。在此基础上 ,对于微操作手的关键技术 ,从机构、驱动、传感、检测几个方面进行了论述 ,在机构上 ,介绍了微位移定位机构的特点 ;在驱动方式上 ,论述了压电陶瓷的驱动方法 ;在微位移检测上 ,介绍了几种纳米微位移检测手段。最后 ,阐述了微操作手的发展趋势 :微型化、集成化、智能化 ,达到纳米级或更高的定位精度     

压电陶瓷管驱动三自由度微操作手的研究与应用

基于机构、驱动、检测一体化的设计思想，研制出压电陶瓷管驱动的三自由度微操作手，研究了微操作手的建模、驱动与位置检测，给出了静力学建模公式，研制出双极性压电陶瓷驱动电源、微位移检测电路，并构成高精度位置闭环控制系统，实现了纳米级微动定位。最后以微操作手为核心构成微操作机器人系统，通过微操作手的微动调整，成功完成了直径为Φ0.2mm轴孔零件的微装配任务。     

集成式压电驱动微操作手的位置控制研究

微操作手是微操作机器人的核心部件 ,文章介绍了作者研制的压电陶瓷管驱动三自由度集成式微操作手 ,在此基础上 ,研究了微操作手的位置闭环控制 ,提出了模糊 -比例积分控制方法 ,并通过实验获得了较好的控制效果。通过对微操作手进行动静态测试得到微操作手的性能指标 :操作手末端 X、Y轴的最大输出位移为± 8.5μm,重复定位精度为 2 8nm ,位移分辨率为 10 nm ,动态阶跃响应时间为 5 m s;Z轴最大输出位移为 6 .2μm ,重复定位精度为 17nm,位移分辨率为 4 nm ,动态阶跃响应时间为 5 m s。该微操作手能够实现纳米级微动定位 ,满足微操作要求     

基于压电陶瓷管的三自由度微操作手建模与实验

微操作手是微操作机器人的重要组成部分，文章把压电扫描器的工作原理应用于微操作手的设计中，研制出压电陶瓷管驱动的三自由度微操作手，实现了机构、驱动、检测一体化设计，通过对四分压电陶瓷管的变形进行静力学分析，建立了微操作手微位移量与驱动电压的关系，修正了用几何法建立的公式，并通过实验对公式进行了验证。     

基于压电陶瓷驱动的并联微动机器人应用现状

介绍了具有刚度大、承载能力强、位置误差不积累等特点的并联微动机器人,在应用上与串联机器人呈互补关系,已经成为微动机器人领域的研究热点。随着科学技术的发展,许多领域越来越迫切地需要微型系统或微动系统。目前,并联微动机器人已经在航天、航空、制造业、计算机辅助医疗设备、生物工程以及微机电系统等方面有着广泛而重要的应用。     

基于压电动力的双级式驱动器

采用双级结构，以满足驱动器的多种功能要求。利用压电陶瓷的高响应速度特性，设计出基于动力学惯性粘-滑原理的变换机构，实现驱动的自锁与步进；利用液力放大器对驱动力、位移分辨力加以提高。对双级式驱动器进行了实验研究，结果表明，双级式驱动器具有2～3nm的位移分辨力、不小于200N的驱动力、良好的自锁性能与位置保持精度。     

Φ1.8mm棒状压电陶瓷微马达的研究

提出一种低成本、结构简单 ,直径为 1.8mm的摆头式棒状压电微马达。阐述了压电微马达的驱动机理、部分制作工艺及工作特性。该压电微马达的换能激振部分采用外形尺寸 1.8mm× 8mm的压电陶瓷圆棒 ,马达整体装配外形尺寸 1.8mm× 12 mm ,质量不足 0 .2 5 g,稳定工作频带宽 ,约为 3k Hz,最高空载转速不低于5 0 0 r/ min。     

压电陶瓷驱动三自由度精密移动定位微小机器人

使用压电陶瓷堆材料作为微驱动元件，设计了一种三自由度基于尺蠖蠕动原理工作的精密移动定位微小型机器人。采用显微镜作为测量元件，通过测量机器人移动时像素点位置的方法，完成了对该机器人沿X、Y方向的直线移动定位以及绕Z轴的θ角转动定位的试验测试，测试结果证明了设计的合理性与实用性。     

￠1.8 mm棒状压电陶瓷微马达的研究

提出一种低成本、结构简单,直径为￠1.8mm的摆头式棒状压电微马达。阐述了压电微马达的驱动机理、部分制作工艺及工作特性。该压电微马达的换能激振部分采用外形尺寸￠1.8 mm×8 mm的压电陶瓷圆棒,马达整体装配外形尺寸￠1.8 mm×12 mm,质量不足0.25 g,稳定工作频带宽,约为3 kHz,最高空载转速不低于500r/min。     

基于纳米定位的压电陶瓷驱动器二进制控制

由于压电陶瓷驱动器(PZTA)具有体积小、位移输出精度高等优点,因而它在超精密定位和微机电系统(MEMS)中得到了广泛的应用,但其本身固有的非线性和迟滞等缺陷,降低了其位移输出精度。为了克服这些缺陷,采用开环二进制控制原理控制PZTA,不仅可以有效地克服其非线性和迟滞缺陷,使PZTA的位移输出精度达到±26.9 nm,而且无需反馈控制回路和检测元件,使控制系统结构简单,降低了成本,便于集成到MEMS中。     

一种压电陶瓷微位移器驱动电源研究

在研究压电陶瓷微位移器的基础上,针对压电陶瓷的驱动特点和要求,设计了一种驱动电源。以单片机Atmega128和高压运算放大器PA78为核心器件,以及相关电路构成电压控制型驱动电源。介绍了主要模块电路的功能和实现,并对驱动电源进行测试实验。驱动电源可输出0~300 V连续电压,分辨率可达10 mV、静态纹波＜5 mV。结果表明该电源具有线性度高、稳定性好、分辨率高等优点。     

压电驱动三维纳米这位系统的研究

在纳米科学与技术领域,纳米定位技术是实现纳米加工与测量的关键技术.本文作者采用柔性铰链为弹性导轨、压电陶瓷为微位移驱动器,设计了一种新颖的三维纳米定位机构.给出了其刚度公式和动力学模型,对压电陶瓷的压电误差及其补偿方法进行了分析.结合激光干涉仪微位移检测装置.设计并研制了数字闭环控制的三维纳米定位系统.验表明,该纳米定位系统定位精度优于±0.03 μm,定位分辨力3 nm.最大定位时间40 ms.     

基于压电驱动的纳米级精密定位系统的研究

利用压电陶瓷致动器作为驱动元件设计了X-Y两自由度精密定位工作台,并利用有限元分析法对机构进行了优化设计,采用电阻应变片作为微位移检测传感器,在此基础上设计了闭环控制器,该控制器包括压电陶瓷驱动单元、微位移传感器检测单元和中央处理单元,最后利用PID控制法进行了闭环控制实验研究。实验结果表明,本系统具有较好的控制品质和优异的动态性能,在对10μm×10μm两自由度工作台的控制中,闭环控制精度达10nm,阶跃响应的稳定时间小于8ms。     

压电陶瓷驱动微进给刀架的迟滞建模

以对称式微位移缩小机构和柔性铰链相结合,压电陶瓷驱动的微进给刀架可实现精密加工,但刀架的迟滞特性影响其定位精度。该文根据非线性Preisach模型的理论知识及压电陶瓷驱动微进给刀架的电压位移特性,将模型进行修改后得到刀架迟滞特性的数学模型,并对数学模型式进行离散化处理。实验结果表明,改进后的迟滞模型形式简单,数据采集简便,模型描述精确,能较好地实现压电驱动微进给刀架的迟滞建模,提高了迟滞模型的实用性。为提高压电陶瓷驱动微进给刀架的定位精度,实现精密控制打下基础。     

基于PA85的新型压电陶瓷驱动电源

压电陶瓷驱动电源是压电陶瓷微位移器应用中关键部件。PA85是一种高压、高精度的MOSFET运算放大器。文章介绍了一种基于PA85的新型压电陶瓷驱动电源，详细介绍了电源复合放大电路部分的设计原理和并对其稳定性进行了分析。该电源具有精度高，驱动能力强，结构简单，稳定性好的特点。     

压电陶瓷驱动器

本文介绍了压电陶瓷驱动器的基本原理、结构、特性、主要应用以及驱动器用压电陶瓷新材料。     

压电陶瓷微位移驱动器概述

利用压电陶瓷的逆压电效应，可制成微位移驱动器。对该类器件的性能特点、分类、应用概况，压电陶瓷材料本质对该器件性能的影响，材料的选择及发展趋势等方面进行了介绍。     

负载刚度对压电元件输出特性影响的研究

压电元件在驱动微操作系统时,其输出位移要小于空载状态下的输出位移,针对众多引起压电元件输出位移减小的原因,重点分析了压电陶瓷输出位移与负载刚度之间的关系,并进行了压电陶瓷驱动弹性负载的实验。实验结果表明,压电元件的输出位移随着负载刚度的增加而减少。此结果为设计微操作系统时选用压电元件提供了理论依据。