基于全柔顺并联支撑机构的空间微纳尺度超精密定位系统研究

摘要

机构学在微纳领域的创新发展是实现超精密加工定位技术的特征骨架.学者们提出采用柔性、柔顺及柔(性)顺并联机构等构型作为其支撑机构并开展了一系列的研究工作.面对复杂的服役环境因素,如何从机构学层面设计出适合微纳制造领域特点的机构构型是目前亟待解决的关键问题之一.本项目将微观应力应变传递与宏观弹性变形有机结合,首次提出智能蠕动弹性机构构型综合新方法,并开展了系列研究工作.揭示了微观应力应变传递与宏观弹性变形之间的内在联系，阐明了拓扑优化理论在微纳机构构型综合中的有限元本质，首次提出智能蠕动弹性机构，建立了面向微纳精密制造与加工装备的智能蠕动弹性机构空间拓扑构型综合新方法。提出采用弹性平衡方程结合雅可比矢量映射方程建立了智能蠕动弹性机构的整体运动学及动力学模型，并进行了精密控制系统设计。加工出不同运动行程的平面智能蠕动弹性机构构型并进行运动学标定实验，实验结果表明，该构型具有较好的精度。