基于二級杠桿機構的二自由度微定位平臺設計與分析

李 玄，周雙武，路 松，丁冰曉

（1.吉首大學物理與機電工程學院，湖南吉首416000；2.澳門大學科技學院，澳門999078）

隨著現代科學技術的快速發展，針對微機電技術、微加工與制造技術、微操作技術和微裝配技術等的研究不斷深入，現已進入微米級、量子級時代［1］。在光纖對接、激光加工以及微電機系統開發等領域均需要使用高精度微定位平臺［2-5］。微定位平臺是微定位系統的執行機構，主要由驅動部分和機械傳動部分組成，其定位精度直接決定了微定位系統的精度［6］。目前，微定位系統主要有壓電工作臺型、電熱微驅動工作臺型以及電磁驅動工作臺型等。其中，壓電陶瓷驅動器因具有分辨率高、驅動力大和動態特性好等優點，成為了微定位領域應用較為廣泛的驅動元件［7］。但是，壓電陶瓷驅動器的行程較小且往往伴隨多余的寄生運動，導致其驅動的微定位平臺在工程上的應用受限。

為了解決這一問題，需借助放大機構來補償壓電陶瓷驅動器的輸出位移［8］，以擴大微定位平臺的工作空間。常采用的放大機構有橋式放大機構、Scoot-Russel機構和杠桿機構［9］。圍繞基于柔性結構的放大機構在微定位平臺中的應用，國內外學者做了很多研究［10-11］。例如：天津大學的李政設計了一種用音圈電機驅動的二自由度微定位平臺，其具有行程大、承載能力強、完全解耦等優點［12］；西安電子科技大學的王子毅設計了一種柔順精密二自由度定位平臺，并通過有限元仿真分析得到了該平臺的固有頻率以及對應振型［13］；……