摘要：针对微操作和微装配领域对微夹持器高位移放大比、多自由度和平动夹持的性能需求,采用双叶型桥式机构和平行四边形机构,设计了一种压电柔顺x-y微夹持器。利用有限元法建立了微夹持器的静力学与动力学模型,并通过ANSYS Workbench软件分析微夹持器的位移放大比、固有频率和输出耦合比。最后,搭建试验测试系统验证微夹持器的开环性能。试验结果表明:微夹持器x,y向的位移放大比分别为30.8和8.6,一阶固有频率为123.3 Hz;当施加10μm输入位移时,微夹持器x,y向的工作行程分别为0~616.6μm和0~51.0μm,夹持力范围为0~25.8 mN;微夹持器x,y向位移放大比与一阶固有频率的实验测试和仿真数值之间的相对误差分别为17.9%,19.8%,13.9%。试验结果验证了该理论模型和仿真分析的可行性。

摘要：微夹持器是微操作系统的重要组成部分。作为微操作系统末端执行器,微夹持器钳口端面在工作过程中容易出现磨损、吸附杂质、结冰或结霜等问题,而且目前微夹持器大多是一体化加工而成,整体更换将造成资源浪费。本文设计了一种可拆卸式微夹持器,利用中心波长为1064 nm的纳秒激光器,在执行操作的钳口端面上加工出粗糙的微纳结构,使用无毒害的硬脂酸溶液浸泡改性,获得仿生超疏水表面。通过电化学实验,测试了仿生超疏水表面在酸、盐和碱环境中的耐腐蚀性能,通过自清洁、抗结冰和抗菌实验测试了该表面的防污、防冻和防菌性能。实验结果表明:仿生超疏水表面能够有效抵抗酸、盐和碱环境中的腐蚀,具有良好的防腐性能;有效防止灰尘、水滴和细菌等杂质粘附于钳口端面,保证钳口端面的清洁与卫生;在低温环境中,有效防止端面结霜或结冰,使微夹持器能够在恶劣环境中正常工作。

摘要：设计了一种集成三维力传感器微夹持器,通过压电陶瓷堆驱动和柔性铰链放大来实现夹持动作.微夹持器的弹性体为2个L型结构,对L型结构进行了优化设计和受力仿真分析,在2个L型结构的相应敏感部位分别粘贴3组应变片对空间三维力进行测量.通过试验验证了微夹持器的合理性和实用性.

摘要：针对微操作和微装配任务中起着至关重要作用的微夹持器的设计问题,考虑其对大行程、平动夹持和集成位置/夹持力检测的要求,采用桥式放大机构和平形四边形机构,设计了一种柔顺压电微夹持器.根据机械原理和柔顺机构学,推导了微夹持器的理论放大倍数、固有频率和输出耦合比.然后通过ANSYS软件,对微夹持器的放大倍数、固有频率和输出耦合比进行了仿真,最后建立了实验测控系统来验证该微夹持器的性能.实验结果表明:该微夹持器的夹持范围为0.345μm^328.2μm,放大倍数为16.4,固有频率为157.5 Hz,ANSYS仿真与实验测得的放大倍数和固有频率的相对误差分别为17.7%和12.9%,实验结果验证了理论模型和有限元仿真的正确性,实现了大行程、平动夹持和集成位置/力传感器的设计目标.

摘要：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。

摘要：为克服静电致动微夹持器夹持力小、运动范围小的弱点,设计并研制了一种基于体硅工艺的微夹持器。建立了S形柔性夹持臂力学模型,借助有限元方法进行结构优化、夹持臂模态分析以及静电驱动器对微操作对象影响的估算。研制成一种大深宽比梳状静电驱动微夹持器,释放了等效长度达5.470mm的柔性夹持臂。该夹持器采用了导电型并接地连接的柔性微夹持臂,可防止静电对操作的影响,柔性结构有效解决了静电力小与硅材料的弹性模量高之间的矛盾,使微夹持器的夹持力输出大大增加。

摘要：为实现对亚毫米微小构件稳定夹取及可靠释放等操作,研制了一种复合式微夹持器。采用有限元软件分析了微夹持器的机构及动力特性。应用MEMS体硅工艺将静电梳齿驱动与气动吸放集成构成复合式驱动,气动吸放的引入改善了微夹持器的操作性能,S形柔性梁结构的设计将梳齿驱动的直线运动转化成末端夹爪的转动实现了夹持操作。两种不同尺寸的微夹持器,有效扩展了微夹持器的夹持范围。根据微夹持器的操作控制需求,设计了微夹持器静电驱动控制系统以及气压控制系统。在80V的驱动电压下,微夹持器末端夹爪位移可达25μm。针对100～200μm的小球进行了微操作实验,实验结果表明,静电梳齿驱动结合真空吸附能够使夹取操作更加稳定,基于闭环控制的气路正压力能有效克服小球与夹爪之间的粘附力,实现可靠的释放操作。微夹持器基本满足100～200μm微小构件的操作需求。

摘要：针对微夹持器的大行程、低耦合等要求,采用桥式机构和杠杆机构设计了一种新型三级放大微夹持器。根据柔性机构学、弹性力学和动力学原理,优化了桥式机构的固定位置提高微夹持器的动态特性,建立了微夹持器的理论位移放大模型、耦合误差模型和动力学模型,获得了微夹持器的输出位移特性与动态特性。应用3D打印和线切割加工技术加工出微夹持器实体,通过理论、仿真和实验数据对比验证了理论模型的正确性,微夹持器的位移放大倍数达到了19. 7倍,固有频率为223 Hz,与实验数据的误差均在10%以内波动,工作行程达到了750μm同时耦合误差仅为工作行程的0. 35%,实现了微夹持器大行程、高精度、低耦合和良好的动态特性。

摘要：针对惯性约束聚变靶零件的特点和靶装配应用环境,研制了一种多用微夹持器。该微夹持器以压电陶瓷驱动柔性钳体,集成张合量和夹持力控制功能,可更换各种形状夹口和调整夹口初始开口距离,以适应多种靶零件的夹持。利用有限元分析方法对钳体柔性机构进行了优化设计。通过检测钳体张合时不同部位柔性铰链的应变量,实现了张合量和夹持力的独立控制,并对张合量和夹持力进行了精确标定。实验结果表明:微夹持器张合量达到1 320μm,其控制分辨力为5μm;夹持力为365.0 mN,其控制分辨力1.3 mN。

摘要：为了综合平衡一种新型微夹持器的张合量、夹持力灵敏度与快速响应,提出一种Kriging模型的优化方法。采用拉丁超立方抽样方法确定试验点,采用ANSYS计算各试验点对应的响应值。进行相关性分析以确定对性能影响较大的结构参数,并将其作为优化设计变量。采用Kriging理论建立能反映性能指标与设计变量之间关系的非线性模型,并建立多目标优化模型。比较分析优化前与优化后的各性能指标可知,放大倍数增大了7.4%,固有频率增大了16.46%,输出刚度增大了9.84%,最大应力减小了5.75%,说明所提出的性能优化方法有效。