柔性并联微夹持器的动力学分析及实验研究

摘要

针对一种具有毫米级操作空间和纳米级位移分辨率的、由直线超声电机驱动的柔性并联微夹持器,进行了动力学建模分析和实验研究.基于筷子夹取物体的操作原理,该微夹持器采用并联双层的结构形式.利用单位向量法,基于万向柔性铰链两端面始终平行的假设建立了微夹持器的运动学模型,表明了电机输入与操作末端输出之间的关系.采用ADAMS软件构建了微夹持器的刚柔耦合动力学仿真模型,由反向动力学仿真分析得到了微夹持器运行过程中几个重要的特征参数;由向前动力学仿真分析得到了操作末端,即探针尖端在给定输入函数下的位移、速度和加速度响应参数.对微夹持器的性能测试和夹取实验结果表明,该微夹持器的运行范围为2 332 μm×2 109 μmX20 000 μm,位移分辨率达到0.1 μm,能够实现对微小物体的夹取操作.