纳米技术是目前科技领域中的研究热点之一,在生物工程、显微操作领域、航空航天、光纤对接和精密定位等方面有着广泛的应用,对国民经济和科技的发展有着至关重要的作用。微驱动精密定位技术是纳米技术的重要组成部分,其发展水平制约着纳米技术的发展水平。目前微驱动精密定位技术具有纳米级定位精度,但是运动范围较小,难以在有限空间中实现高精度定位和较大的操作范围,这对微驱动精密定位技术提出了新的挑战与要求。本文在此基础上,研究将微驱动技术应用于SEM的自动化操作中,提出一种新型基于惯性粘滑驱动的跨尺度精密运动平台,并对其关键技术问题进行细致研究与分析。本文在国家自然科学基金青年基金项目“面向SEM的惯性粘滑驱动跨尺度精密运动机理和实现方法研究”(编号51505314)资助下,通过对目前国内外学者对惯性粘滑驱动技术的研究成果与SEM自动化操作技术中遇到的问题进行总结与分析,本课题将分别从织构化摩擦界面的摩擦机理、织构化摩擦界面对惯性粘滑运动的影响、惯性粘滑驱动样机结构设计和惯性粘滑驱动实验系统四个方面进行深入研究:首先,进行惯性粘滑驱动摩擦界面织构化的微观摩擦机理研究。详细阐述惯性粘滑驱动机理,分析在电信号激励下惯性块和滑块的运动状态,明确摩擦力对惯性粘滑驱动的重要性。由于织构的形貌参数属于微纳尺度,分别从范德华力、静电力和棘轮模型三个方面展开摩擦界面织构化的微观摩擦力学的研究,分析摩擦界面织构化对摩擦力的影响,对织构类型的设计提供理论基础。其次,研究织构化摩擦界面对惯性粘滑驱动的影响。优选出合适的微织构类型,简化织构三维形貌并建立其数学模型,以此为依据使用单因素实验法设计相关形貌参数。加工微织构试件并设计测试样机,搭建实验系统进行测试。测试不同参数的微织构对惯性粘滑驱动性能的影响,优选出最佳参数并分析其原因。接着,进行惯性粘滑驱动样机结构研究。为了实现SEM的自动化操作,样机需要满足体积小与灵活性的特点。本文选择使用无轨式结构设计方案,减小样机体积,使用两个压电陶瓷的配合实现双自由度灵活运动。建立运动学模型,探究倾覆力矩对惯性粘滑运动的影响。为了保证压电陶瓷输出位移与力的方向性,采用平行板柔性铰链作为传动机构。通过对样机的结构优化,确定最优方案,共设计出三款样机。最后,搭建惯性粘滑驱动测试系统。分别搭建静态和动态测试系统,对惯性粘滑驱动系统进行研究。测试倾覆力矩对惯性粘滑运动的影响,验证理论的正确性。对单自由度样机与双自由度样机进行性能测试,得到样机的运动速度、分辨率、步长重复性和旋转速度等重要参数,并将优化后的微织构试件在新样机上进行实验,再次验证表面微织构对惯性粘滑运动性能具有提升作用。