论文部分内容阅读
为了实现二维平面纳米级操作，本文研制了一种由压电陶瓷驱动器驱动的结构一体化大行程微操作机器人。该微操作机器人具有高刚度、高响应速度和高分辨率等优点。为了克服压电陶瓷驱动器伸长量较小的不足，提出了一种新型多功能微驱动接口模块，以增加微操作机器人末端位移输出。 采用微操作机器人构型设计方法设计了2-PPr型微操作机器人、具有冗余支链的2-PPr&2-RRR型二平动微操作机器人、大行程二平动微操作机器人、2-PPr&2-Pr结构冗余微操作机器人的具体结构，为研制大行程微操作机器人样机奠定了基础。 采用基于并联机器人末端运动特征的描述方法，研究了前面提出的4种微操作机器人机构的运动特征。并对四种微操作机器人中具有代表性的2-PPr型二平动并联结构微操作机器人及2-PPr&2-Pr结构冗余微操作机器人运动学进行研究，确定微操作机器人运动学正反解，为微操作机器人性能分析及控制系统研究奠定了基础。 采用cosmos有限元分析软件，对具有代表性的2-PPr型二平动并联结构微操作机器人的应力、应变、位移、变形等性能进行了分析，为微操作机器人样机研制及结构参数选择奠定了基础。 分别通过实验及数据分析确定了多功能微驱动接口模块构件输入臂与输出臂比值、微定位平台平行四边形杆件角度、微定位平台厚度等参数，并依据此参数研制了大行程二平动微操作机器人样机，给出了压电陶瓷驱动器选择原则，在此基础上选择了压电陶瓷驱动器型号，并对大行程二平动微操作机器人的理论分辨率以及理论行程进行了分析，研制的微操作机器人在y方向可达最大位移为288.5μm，x方向可达最大位移为287.5μm。