非接触技术在生物学、化学、空间材料学、气体减摩润滑、MEMS等领域有着重要的应用价值。在超精密制造领域,如晶圆、硅片的制造与运输,需要在非接触、超净化条件下进行。接触式夹持与运输已经无法满足当今超精密零件制造的发展需求。非接触式夹持与运输技术应运而生。本文以超声悬浮夹持技术为研究对象,设计了超声悬浮非接触夹具结构,建立了夹具结构参数设计模型,提高了非接触夹持的稳定性。主要研究内容如下:1.为提高非接触式夹具的夹持稳定性,提出一种有侧向约束力的新型超声悬浮夹具方案,利用辐射端侧板结构的横向超声振动来激发声辐射压力,可以建立对工件侧向的约束力。2.基于三种常用代理模型技术(KRG,PRS,SVR),运用最优拉丁超立方取样方法,产生了训练样本点和测试样本点,建立了新型超声悬浮夹具的设计模型,并用测试样本点测试了其模型精度,运用遗传算法优化了新型超声悬浮夹具的结构参数。3.为验证新型超声悬浮夹具非接触夹持效果,运用工业视觉测量技术,搭建了试验平台;分析了相机成像模型与畸变误差,研究了图像处理中图像平滑技术,边缘检测算法,结合本文实际,运用中值滤波进行平滑降噪和Canny边缘检测算法,基于Hough变换原理对标记点进行检测。4.夹持对比试验结果表明:工件在本文设计的有侧向约束的超声悬浮夹具中运动位移范围缩小约95%,运动速度也降低约90%,约束力为4.40±0.17mN。工件被较为稳定的约束在超声悬浮夹具中,验证了有侧向约束的超声悬浮夹具设计的合理性与有效性。