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梳齿式咖啡豆采收机器人的设计及试验
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作者 区诗凯 王红军 黄昌健 《中国农机装备》 2024年第8期7-15,共9页
针对人工采收咖啡豆劳动强度大、采摘效率低的问题,研究提出了一套自动采收咖啡豆的机器人解决方案,满足咖啡豆精确快速采收的需求。创新设计了一种梳齿式末端执行机构,该机构由一对相位相差180度的左右梳齿条组成,由丝杆机构完成左右... 针对人工采收咖啡豆劳动强度大、采摘效率低的问题,研究提出了一套自动采收咖啡豆的机器人解决方案,满足咖啡豆精确快速采收的需求。创新设计了一种梳齿式末端执行机构,该机构由一对相位相差180度的左右梳齿条组成,由丝杆机构完成左右梳齿的闭合,将承载咖啡豆的枝条约束在左右梳齿中间,由凸轮机构带动梳齿条往复运动,固定在梳齿条上的胶棒对咖啡枝条进行振击,成熟咖啡豆在触碰力作用下从枝条上脱落,实现快速采收。对梳齿胶棒与咖啡豆之间的冲击特性进行了理论分析,建立了载荷与接触夹角之间的函数关系;对梳齿机构进行了有限元分析,确定了轻量化梳齿机构的结构尺寸参数。仿真分析结果表明,所提出的梳齿式咖啡豆采收机构对成熟咖啡豆振击式采收具有可行性。 展开更多
关键词 咖啡豆采收 梳齿式 末端执行机构 自动化采摘
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考虑制作工艺和边缘效应的梳齿电容理论 被引量:3
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作者 郭占社 冯舟 +2 位作者 庄海涵 宋春苗 樊尚春 《哈尔滨工业大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2010年第12期2009-2012,共4页
为解决梳齿驱动器中理想计算模型误差较大的问题,利用平板电容理论及微积分方法,对制作工艺及边缘效应的影响进行了分析,并建立相应的计算模型.在此基础上,以加工完毕的梳齿驱动器为研究目标,得到其电容在理想条件下、考虑制造工艺误差... 为解决梳齿驱动器中理想计算模型误差较大的问题,利用平板电容理论及微积分方法,对制作工艺及边缘效应的影响进行了分析,并建立相应的计算模型.在此基础上,以加工完毕的梳齿驱动器为研究目标,得到其电容在理想条件下、考虑制造工艺误差及边缘效应条件下的计算结果分别为1.267 3 pF和1.440 3 pF.两者与利用高精度LCR测试仪测量所得电容1.517 2 pF之间的相对误差分别为16.47%和5.07%.实验结果表明,考虑制造工艺误差及边缘效应时计算结果的精度远远高于理想条件下计算结果的精度,证明了该理论模型的正确性. 展开更多
关键词 MEMS 梳齿驱动器 平板电容理论 边缘效应 制作工艺
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Voltage-tunable dual-layer terahertz metamaterials 被引量:1
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作者 Xiaoguang Zhao Kebin Fan +4 位作者 Jingdi Zhang George R.Keiser Guangwu Duan Richard D.Averitt Xin Zhang 《Microsystems & Nanoengineering》 EI 2016年第1期173-180,共8页
This paper presents the design,fabrication,and characterization of a real-time voltage-tunable terahertz metamaterial based on microelectromechanical systems and broadside-coupled split-ring resonators.In our metamate... This paper presents the design,fabrication,and characterization of a real-time voltage-tunable terahertz metamaterial based on microelectromechanical systems and broadside-coupled split-ring resonators.In our metamaterial,the magnetic and electric interactions between the coupled resonators are modulated by a comb-drive actuator,which provides continuous lateral shifting between the coupled resonators by up to 20μm.For these strongly coupled split-ring resonators,both a symmetric mode and an anti-symmetric mode are observed.With increasing lateral shift,the electromagnetic interactions between the split-ring resonators weaken,resulting in frequency shifting of the resonant modes.Over the entire lateral shift range,the symmetric mode blueshifts by~60 GHz,and the anti-symmetric mode redshifts by~50 GHz.The amplitude of the transmission at 1.03 THz is modulated by 74%;moreover,a 180°phase shift is achieved at 1.08 THz.Our tunable metamaterial device has myriad potential applications,including terahertz spatial light modulation,phase modulation,and chemical sensing.Furthermore,the scheme that we have implemented can be scaled to operate at other frequencies,thereby enabling a wide range of distinct applications. 展开更多
关键词 broadside-coupled split-ring resonators(BC-SSRs) comb-drive actuator microelectromechanical systems(MEMS) tunable metamaterials
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一种新型静电驱动的单轴扭转微镜
4
作者 王丛舜 熊春阳 +2 位作者 杨振川 张大成 方竞 《微纳电子技术》 CAS 2003年第7期419-421,共3页
基于MEMS技术的微镜在投影显示、光学扫描和光通信等领域中都具有重要的应用价值。本文提出了一种新型的静电驱动的单轴扭转微镜 ,这种MEMS微镜采用标准体硅工艺和绝缘连接工艺制成。由于驱动力作用线和扭转中心之间存在一定的距离 ,使... 基于MEMS技术的微镜在投影显示、光学扫描和光通信等领域中都具有重要的应用价值。本文提出了一种新型的静电驱动的单轴扭转微镜 ,这种MEMS微镜采用标准体硅工艺和绝缘连接工艺制成。由于驱动力作用线和扭转中心之间存在一定的距离 ,使得微镜在梳齿驱动器的横向静电力驱动下 ,发生一定角度的扭转。测试中发现了微镜初步设计中的薄弱环节 。 展开更多
关键词 静电驱动 单轴扭转微镜 梳齿驱动器 体硅工艺 MEMS技术
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An Electrostatic MEMS Actuator with Large Displacement Under Low Driving Voltage 被引量:1
5
作者 明安杰 李铁 +1 位作者 周萍 王跃林 《Journal of Semiconductors》 EI CAS CSCD 北大核心 2008年第9期1703-1707,共5页
A comb-drive actuator for lateral movement of over 100μm under low driving voltage is designed. Side stability is analyzed to improve the performance of the actuator. According to the analysis,a comb-drive actuator w... A comb-drive actuator for lateral movement of over 100μm under low driving voltage is designed. Side stability is analyzed to improve the performance of the actuator. According to the analysis,a comb-drive actuator with small comb gap,high-stiffness-ratio prebent suspension beams, non-initial overlap, and linear-engaged-length comb teeth is proposed and the parameters of the actuator are derived. Experiments indicate that the actuator resonates at 573Hz with a Q factor of 35.88 and reaches a maximum displacement of over 100μm at a driving voltage of 7IV,which fulfills the design requirements and matches the analytical value to within 2.1%. 展开更多
关键词 comb-drive actuator side stability MEMS
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一种高精度MEMS梳齿驱动器有限元仿真方法及实验
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作者 郭占社 曹乐 +1 位作者 赵鑫 樊尚春 《图学学报》 CSCD 北大核心 2012年第3期65-68,共4页
为解决目前MEMS梳齿电容驱动器由于边缘效应导致的理想计算模型计算误差较大问题,利用有限单元法中的能量法,提出了一种对梳齿驱动器电容量进行精确仿真计算的方法并以实际制作的微机械陀螺质量块上的90对梳齿驱动器为对象,分别利用该... 为解决目前MEMS梳齿电容驱动器由于边缘效应导致的理想计算模型计算误差较大问题,利用有限单元法中的能量法,提出了一种对梳齿驱动器电容量进行精确仿真计算的方法并以实际制作的微机械陀螺质量块上的90对梳齿驱动器为对象,分别利用该方法及常用的CMATRIX仿真方法对其电容值进行了仿真计算。两种方法得到的电容量的计算结果分别为1.5283pF和1.5793pF。二者与利用高精度LCR测试仪得到的结果 1.5172pF的相对误差分别为0.73%和4.09%。实验结果表明,该方法对考虑边缘效应的MEMS梳齿电容驱动器具有较高的计算精度。 展开更多
关键词 MEMS 梳齿驱动器 边缘效应 有限单元法 能量法
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A Silicon Integrated Micro Positioning xy-Stage for Nano-Manipulation
7
作者 王家畴 荣伟彬 +1 位作者 孙立宁 李欣昕 《Journal of Semiconductors》 EI CAS CSCD 北大核心 2008年第10期1932-1938,共7页
An integrated micro positioning xy-stage with a 2mm × 2mm-area shuttle is fabricated for application in nano- meter-scale operation and nanometric positioning precision. It is mainly composed of a silicon-based x... An integrated micro positioning xy-stage with a 2mm × 2mm-area shuttle is fabricated for application in nano- meter-scale operation and nanometric positioning precision. It is mainly composed of a silicon-based xy-stage,electrostatics comb actuator,and a displacement sensor based on a vertical sidewall surface piezoresistor. They are all in a monolithic chip and developed using double-sided bulk-micromachining technology. The high-aspect-ratio comb-driven xy-stage is achieved by deep reactive ion etching (DRIE) in both sides of the wafer. The detecting piezoresistor is located at the vertical sidewall surface of the detecting beam to improve the sensitivity and displacement resolution of the piezoresistive sensors using the DRIE technology combined with the ion implantation technology. The experimental results verify the integrated micro positioning xy-stage design including the micro xy-stage, electrostatics comb actuator,and the vertical sidewall surface piezoresistor technique. The sensitivity of the fabricated piezoresistive sensors is better than 1.17mV/μm without amplification and the linearity is better than 0. 814%. Under 30V driving voltage, a ± 10vm single-axis displacement is measured without crosstalk and the resonant frequency is measured at 983Hz in air. 展开更多
关键词 MEMS integrated micro xy-stage electrostatics comb actuator vertical sidewall surface piezoresistor inplane
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大位移、低电压驱动MEMS静电梳齿驱动器的设计与研究 被引量:3
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作者 李海军 杨拥军 《微纳电子技术》 CAS 2002年第7期27-30,共4页
分析了MEMS静电梳齿驱动工作原理,以梳齿结构和弹性梁结构为基础,综合考虑了动态特性、可靠性以及加工工艺可行性要求。提出了非等高结构、变形曲臂梁结构、位移放大驱动器、垂直Z向位移静电梳齿驱动器等四种大尺度、低电压驱动线性MEM... 分析了MEMS静电梳齿驱动工作原理,以梳齿结构和弹性梁结构为基础,综合考虑了动态特性、可靠性以及加工工艺可行性要求。提出了非等高结构、变形曲臂梁结构、位移放大驱动器、垂直Z向位移静电梳齿驱动器等四种大尺度、低电压驱动线性MEMS静电梳齿驱动器结构设计。利用CAD采用FEA法分别建模、仿真,进行了大位移、低电压驱动MEMS静电梳齿驱动器的动态与静态的研究,并获得20V直流偏置、位移80~130μm、驱动器面积小于2mm×2mm的结果。 展开更多
关键词 位移 低电压 MEMS 静电梳齿驱动器 放大器 有限元 微电子机械系统
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单晶硅微构件力学特性片上测试系统 被引量:4
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作者 苏才钧 吴昊 +2 位作者 郭占社 孟永钢 温诗铸 《机械强度》 EI CAS CSCD 北大核心 2005年第4期456-459,共4页
设计一种集成静电梳状驱动器和测试结构,专用于单晶硅微构件断裂、疲劳性能测试的片上测试系统。详细介绍测试系统的结构和工作原理。对静电梳状驱动器的驱动电压—驱动力关系、结构刚度以及谐振频率进行计算。利用MEMS(microelectromec... 设计一种集成静电梳状驱动器和测试结构,专用于单晶硅微构件断裂、疲劳性能测试的片上测试系统。详细介绍测试系统的结构和工作原理。对静电梳状驱动器的驱动电压—驱动力关系、结构刚度以及谐振频率进行计算。利用MEMS(microelectromechanicalsystem)体硅工艺制造该测试系统,加工得到的测试系统在显微镜工作台上进行静态和动态弯曲实验,并将实验结果与ANSYS分析结果进行对比。结果表明,该测试系统性能稳定,能够实现对单晶硅微构件的弯曲断裂和疲劳测试。 展开更多
关键词 微电子机械系统 单晶硅 片上测试 静电梳状驱动器 疲劳
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MEMS光开关的静电驱动技术 被引量:3
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作者 林静 黄元庆 《中国仪器仪表》 2005年第6期73-75,共3页
本文主要介绍MEMS光开关4种静电驱动的不同结构,及其各自在光开关性能上的优势与不足,这对MEMS光开关的设计研究具有参考价值。
关键词 MEMS 光开关 静电驱动 SDA 悬臂粱驱动 扭臂驱动 梳状驱动
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大位移MEMS静电梳齿驱动器的设计及制作 被引量:1
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作者 明安杰 李铁 王跃林 《功能材料与器件学报》 CAS CSCD 北大核心 2009年第1期7-14,共8页
文章提出了一种大位移低驱动电压的MEMS静电梳齿驱动器,对器件进行了设计、模拟、制作以及测试。梳齿驱动器的侧向不稳定性即侧向吸合现象限制了梳齿驱动器的最大驱动位移,发现侧向稳定因子S,随支撑梁刚度比ky/kx以及梳齿间隙g的增加而... 文章提出了一种大位移低驱动电压的MEMS静电梳齿驱动器,对器件进行了设计、模拟、制作以及测试。梳齿驱动器的侧向不稳定性即侧向吸合现象限制了梳齿驱动器的最大驱动位移,发现侧向稳定因子S,随支撑梁刚度比ky/kx以及梳齿间隙g的增加而增加,随梳齿交叠长度的增加而减小;而驱动器的驱动电压随梳齿间隙的增加而升高。在以上研究的基础上,提出了一种采用小间隙无初始交叠、长度线性递增梳齿结构和高纵/横向刚度比的预弯曲支撑梁结构的梳齿驱动器。器件测试结果表明,驱动电压71V时,可以达到100μm的驱动位移,进一步测试表明,驱动器的基模共振频率为573Hz,Q值为35.88。 展开更多
关键词 MEMS 梳齿驱动器 侧向稳定性 预弯曲梁
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静电梳齿执行器分辨率和稳定性分析 被引量:3
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作者 刘恒 苏伟 +1 位作者 何晓平 张富堂 《传感技术学报》 CAS CSCD 北大核心 2009年第1期34-37,共4页
通过探讨典型的静电梳齿执行器的分辨率和稳定性的机理,揭示目前研究的典型等高度静电梳齿执行器的横向位移与驱动电压具有非线性关系,分辨率存在线性度差的问题。鉴于目前大多数通过增加梳齿结构平面复杂度来改善分辨率的方法存在的微... 通过探讨典型的静电梳齿执行器的分辨率和稳定性的机理,揭示目前研究的典型等高度静电梳齿执行器的横向位移与驱动电压具有非线性关系,分辨率存在线性度差的问题。鉴于目前大多数通过增加梳齿结构平面复杂度来改善分辨率的方法存在的微制造困难,本文提出在不显著影响横向位移的条件下通过改变梳齿结构高度来改善分辨率的方法,事例仿真结果验证了梳齿变高度方法对改善分辨率的有效性,同时得到在梳齿变高度条件下静电梳齿执行器的稳定性有细微的下降的结论。 展开更多
关键词 静电梳齿微执行器 分辨率 变高度 非线性
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基于硅塑性变形的蛇形梁垂直梳齿驱动器 被引量:2
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作者 肖育华 宋朝辉 +1 位作者 戈肖鸿 车录锋 《传感器与微系统》 CSCD 北大核心 2011年第3期141-144,共4页
设计了基于硅塑性变形的垂直梳齿驱动器,中央可动微镜由四组蛇形曲折梁支撑。驱动器的制作采用硅—硅键合技术,首先利用DRIE干法刻蚀技术释放可动梳齿与固定梳齿,然后通过各向异性湿法腐蚀制作的施压凸台实现可动梳齿和固定梳齿的精确... 设计了基于硅塑性变形的垂直梳齿驱动器,中央可动微镜由四组蛇形曲折梁支撑。驱动器的制作采用硅—硅键合技术,首先利用DRIE干法刻蚀技术释放可动梳齿与固定梳齿,然后通过各向异性湿法腐蚀制作的施压凸台实现可动梳齿和固定梳齿的精确自对准,最后利用硅塑性变形使可动梳齿和固定梳齿在垂直方向上产生位错,成功制作出在Z方向依靠位错梳齿实现垂直驱动的蛇形梁静电梳齿驱动器。 展开更多
关键词 蛇形曲折梁 塑性变形 垂直驱动 静电梳齿驱动器
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Development of Integrated Micro Nano-positioning xy-stage based on Bulk Micro-machining
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作者 王家畴 《Journal of Wuhan University of Technology(Materials Science)》 SCIE EI CAS 2009年第S1期195-199,共5页
For operation and manipulation with nanometric positioning precision,an integrated micro nano-positioning xy-stage is developed,which is mainly composed of a silicon-based xy-stage,comb-driven actuator and displacemen... For operation and manipulation with nanometric positioning precision,an integrated micro nano-positioning xy-stage is developed,which is mainly composed of a silicon-based xy-stage,comb-driven actuator and displacement sensor.The high-aspect-ratio comb-driven xy-stage is achieved by deep reactive ion etching (DRIE) in both sides of wafer.The displacement sensor is mainly composed of four vertical sidewall surface piezoresistor connected to form a full Wheatstone bridge.A simple vertical sidewall surface piezoresistor process which improves on the basis of the conventional surface piezoresistor technique is proposed.The experimental results verify the integrated micro nano-positioning xy-stage including the vertical sidewall surface piezoresistor technique.The sensitivity of the fabricated piezoresistive sensors is better than 1.17 mV/μm without amplification and the linearity is better than 0.814%.Under 30 V driving voltage,a ±10 μm single-axis displacement is measured without crosstalk.The displacement resolution of the micro xy-stage is better than 10.8 nm. 展开更多
关键词 MEMS silicon integrated xy-stage comb-driven actuator vertical sidewall surface piezoresistor
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A compressed wide period-tunable grating working at low voltage
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作者 刘翔 李铁 +1 位作者 明安杰 王跃林 《Journal of Semiconductors》 EI CAS CSCD 北大核心 2010年第10期62-67,共6页
A MEMS compressed period-tunable grating device with a wide tuning range has been designed, fabricated and characterized. To increase the tuning range, avoid instability with tuning and improve the performance, we pro... A MEMS compressed period-tunable grating device with a wide tuning range has been designed, fabricated and characterized. To increase the tuning range, avoid instability with tuning and improve the performance, we propose in this paper a period-tunable grating which is compressed by large-displacement comb actuators with tilted folded beams. The experimental results show that the designed grating device has a compression range of up to 144μm within 37 V driving voltage. The period of the grating can be adjusted continuously from 16 to 14 μm with a tuning range of 12.5%. The maximum tuning range of the first-order diffraction angle is 0.34° at 632.8 nm and the reflectivity of the grating is more than 92.6% in the mid-infrared region. The grating device can be fabricated by simple processes and finds applications in mid-infrared spectrometers. 展开更多
关键词 period-tunable grating compressed structure comb-drive actuator MEMS
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Micro Transportation Systems: A Review
16
作者 Phuc Hong Pham Dzung Viet Dao 《Modern Mechanical Engineering》 2011年第2期31-37,共7页
This paper summarized and reviewed recent studies of micro transportation systems (MTS) in the MEMS (Micro Electro-Mechanical System) field. Micro transportation systems can be identified and classified into three cat... This paper summarized and reviewed recent studies of micro transportation systems (MTS) in the MEMS (Micro Electro-Mechanical System) field. Micro transportation systems can be identified and classified into three categories based on the contact types between the objects and the actuators (i.e. liquid-based, solid- based and air-bearing type). Their advantages and disadvantages were also analyzed and compared. The au- thors have proposed and developed three types of solid-based MTS utilizing electrostatic comb-drive actua- tors and ratchet mechanisms to drive the micro container in straight and curved paths. These MTSs have been fabricated with silicon-on-insulator (SOI)-MEMS technology and tested successfully. In the near future, MTSs can be applied in different fields such as medicine (to classify and test blood cells), in bioengineering (to capture, sort and combine bio-cells, DNA), or in micro robot systems. 展开更多
关键词 MICRO TRANSPORTATION System (MTS) ELECTROSTATIC comb-Drive actuator (ECA)
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静电梳齿驱动器静电-结构耦合的仿真分析 被引量:1
17
作者 李燕斌 邵可然 +1 位作者 雷刚 张爱军 《华中科技大学学报(自然科学版)》 EI CAS CSCD 北大核心 2009年第2期96-99,共4页
采用降阶建模为静电梳齿驱动执行器开发了一个二维有限元模型,将梳齿驱动器简化为一组等价的集总参数单元,各单元均体现了对应器件的静动态特性和输入输出特性,降阶得到的模型降低了计算的复杂程度,提高了计算的速度.对采用降阶模型法... 采用降阶建模为静电梳齿驱动执行器开发了一个二维有限元模型,将梳齿驱动器简化为一组等价的集总参数单元,各单元均体现了对应器件的静动态特性和输入输出特性,降阶得到的模型降低了计算的复杂程度,提高了计算的速度.对采用降阶模型法所建立的模型仿真,得出梳齿驱动执行器的驱动位移、静电力与结构参数和所施加电压关系的仿真结果.该方法能以较快的速度求解静电-结构耦合问题,所得结果与有限元解相比较,最大位移误差小于5%. 展开更多
关键词 静电梳齿驱动器 耦合场 降阶建模 能量转换器 仿真
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硅微陀螺梳齿驱动的面内失准分析 被引量:1
18
作者 刘梅 周百令 《中国惯性技术学报》 EI CSCD 2006年第2期73-77,共5页
静电梳齿微驱动器因其结构简单、功耗低、灵敏度高、受温度影响小,成为硅微陀螺仪的主要驱动方式。静电梳齿微驱动器通常由活动梳齿和固定梳齿组成。理想情况下,活动梳齿平行地位于两固定梳齿中心位置。但由于加工误差、驱动结构不对称... 静电梳齿微驱动器因其结构简单、功耗低、灵敏度高、受温度影响小,成为硅微陀螺仪的主要驱动方式。静电梳齿微驱动器通常由活动梳齿和固定梳齿组成。理想情况下,活动梳齿平行地位于两固定梳齿中心位置。但由于加工误差、驱动结构不对称、扰动等因素,使得活动梳齿相对固定梳齿发生偏转。该文应用能量法及虚功原理,建立了梳齿之间的力与力矩平衡方程。得出了非理想情况下,偏离距离和转角的解析表达式,并分析得出了梳齿间的临界电压。经过数值仿真发现,梳齿面内既偏转又转动时的临界电压小于只发生偏转或转动时的临界电压。 展开更多
关键词 静电梳齿微驱动器 面内失准 临界电压 能量法 虚功原理
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无交叠垂直梳齿平动微镜的驱动特性 被引量:1
19
作者 翟雷应 徐静 +1 位作者 钟少龙 吴亚明 《光学精密工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2012年第8期1772-1781,共10页
为了设计用于光相位调制器平动微镜的无交叠梳齿驱动器,建立了保角变换数学模型,研究了驱动器的驱动特性。从复变函数理论出发,建立了驱动器的保角变换静电场解析模型;以动齿受力为研究对象,根据不同情形下的动齿受力特点,求解了一定区... 为了设计用于光相位调制器平动微镜的无交叠梳齿驱动器,建立了保角变换数学模型,研究了驱动器的驱动特性。从复变函数理论出发,建立了驱动器的保角变换静电场解析模型;以动齿受力为研究对象,根据不同情形下的动齿受力特点,求解了一定区间内动齿的静电力并与有限元模拟计算结果进行了对比分析。采用微机电系统(MEMS)工艺制作出了无交叠梳齿驱动器,搭建了Michelson干涉仪光学测试系统,测试了无交叠梳齿驱动器的静态驱动特性。实验结果表明,所制作的无交叠梳齿驱动器在28V偏压下机械位移可达325nm,相位差为2π;在90V的偏压下能够获得2.07μm静态位移。测试结果与保角变换及有限元模型分析结果一致,验证了所建数学模型的正确性,为无交叠梳齿驱动器的设计提供了理论与实验基础。 展开更多
关键词 微机电系统(MEMS) 光相位调制器 无交叠垂直梳齿驱动器 平动微镜 保角变换法 静电驱动
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基于体硅工艺的集成式定位平台
20
作者 王家畴 荣伟彬 +2 位作者 李昕欣 孙立宁 马立 《光学精密工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2009年第2期333-340,共8页
针对纳米定位平台的构型和定位精度问题,采用体硅加工技术成功地研制出了一种基于单晶硅并带有位移检测功能的新型二自由度微型定位平台,定位平台采用侧向平动静电梳齿驱动。利用力电耦合和能量守恒原理分析了静电致动器的致动机理,对... 针对纳米定位平台的构型和定位精度问题,采用体硅加工技术成功地研制出了一种基于单晶硅并带有位移检测功能的新型二自由度微型定位平台,定位平台采用侧向平动静电梳齿驱动。利用力电耦合和能量守恒原理分析了静电致动器的致动机理,对定位平台的主要失效模型、静态和动态特性进行详细建模分析,证明了静电梳齿力电耦合所导致的侧壁不稳定以及驱动器的最大稳定输出位移,给出了平台稳定工作条件下梳齿间隙、梳齿初始交错长度以及复合柔性支撑梁的弹性刚度比之间的关系。动态分析时考虑空气阻尼对平台的影响,给出了平台最大运行速度、位移及动态条件下的临界驱动电压并把分析结果应用于平台闭环控制。实验结果表明:驱动电压30 V时,平台稳定输出位移达10μm,机械稳定时间仅为2.5 ms。 展开更多
关键词 体硅工艺 纳米级定位平台 静电驱动 致动机理 特性分析
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