随着精密加工与测量、光刻技术、生物医学、航天通信、同步辐射等高尖端领域的迅速发展,具有精确定位功能的纳米运动平台成为新的研究热点。精密旋转驱动器作为纳米定位领域重要的末端执行器,在上述领域中发挥着极其重要的调姿与指向作用。传统的旋转驱动器大多体积庞大、精度不高,不符合现代精密定位与驱动的要求。而以仿生原理为基础的尺蠖式驱动器以及基于惯性原理的粘滑式驱动器不仅有着纳米级别的高分辨率同时兼具了大行程的特点,已经成为精密运动领域的首选。然而,尺蠖驱动器虽然单步运动准确,精度高,但其一般结构设计复杂,各内部单元间时序电路需相互配合,给装配和驱动器控制造成不小难度;粘滑驱动器结构相对简单、运动速度快,但其每步运动中不可避免的回撤位移对其运动精度造成了极大影响。因此,利用不同驱动器的优势,根据工作环境要求切换合适的驱动方式给精密驱动器的发展提出了新的挑战。面对复杂工况提出的技术挑战,本文了提出了一种尺蠖-粘滑复合型旋转驱动器,根据工作需要实现尺蠖运动模式与粘滑运动模式的切换,围绕驱动器的结构设计、驱动原理、建模分析与仿真以及实验性能测试展开研究,详细研究内容如下:首先,为了满足复杂工况的使用要求,根据仿生尺蠖驱动原理以及惯性粘滑驱动原理,设计了一种新颖的旋转驱动器。驱动器整体采用对称结构,内部各单元分离,将箝位机构与驱动机构集成设计在同一平面,避免了复杂的多层结构。同时,一侧箝位机构与驱动机构采用并联结构,两侧箝位机构分离的设计使驱动器能够实现尺蠖、粘滑两种运动模式,提出了一种新的步进式驱动器设计思路。考虑到驱动器的运动精度以及箝位力对负载能力的影响,驱动端使用压电陶瓷做驱动元件,箝位端使用电动推杆做驱动元件,利用柔性力放大机构对输出力进行放大,实现高精度运动的同时兼顾了驱动器负载性能。其次,针对旋转驱动器中的柔性部件进行建模分析,根据箝位机构的几何关系利用运动法建立其位移缩小倍数模型;基于虚功定理,分析柔性铰链处的能量损失,探究了箝位机构输入力与输出力关系;考虑柔性铰链处变形以及末端导向机构的影响,利用伪刚体模型与柔度矩阵建立驱动机构的静力学模型;进一步提出了驱动器的单步步长模型。并依靠仿真对上述理论模型进行验证,同时对驱动器进行模态、应力等分析,分析驱动器结构设计的合理性。最后,在已有的结构模型、驱动原理、建模与仿真分析的基础上,加工尺蠖-粘滑复合驱动型旋转驱动器,并根据转角测量方法的需要搭建整体实验系统,对驱动器在尺蠖运动模式以及粘滑运动模式下的输出性能进行全面测试。包括在不同驱动频率、驱动电压下的速度分析,承载能力以及运动稳定性的测试。所设计驱动器在测试中能够实现精准的单步运动并具有良好的速度特性,对精密运动领域的步进式驱动器研究具有一定参考意义。