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(南京航空航天大学机械结构力学及控制国家重点实验室，江苏 南京 210016)

0 引言

近几十年来，随着微纳米技术的快速发展，研究对象的不断细微化，微操作技术受到人们越来越多的关注[1-3]。为了实现对微小物体的抓取、移动等操作，微操作机器人的末端执行器需要2个手指的协调作用，即微夹取器。目前，绝大多数的微夹取器均是以基于镊子夹取物体的操作原理而设计的，它具有结构简单、操作方便、控制精度高的特点[4-7]。但是，由于2根手指之间只有1个自由度，限制了微夹取器的操作能力。而采用基于筷子操作原理的方式对细胞进行抓取、翻转是更加灵活的操作方式。日本东京大学的Tanikawa[8]和Ramadan[9]设计了一种由压电陶瓷管驱动的基于筷子操作原理的微夹取器，其操作空间为几百微米，定位精度小于0.1 μm。虽然该微夹取器成功抓取了微米级的球形物体，但是它的结构复杂，体积也较大，进而造成加工成本高等问题。

在此，提出了一种由直线超声电机[10-11]驱动的基于筷子操作原理的三自由度并联微夹取器，其结构紧凑且简单。利用空间坐标转换和矢量链法建立了其运动学模型，求解了微夹取器输入与输出的运动学关系。通过实验测量验证了该运动学模型的准确性，并对出现的误差进行了分析，最后运用该微夹取器成功夹取了虾卵细胞。

1 微夹取器结构

基于筷子操作原理的微夹取器是微操作机器人设计的发展方向。本文所设计的微夹取器采用并联结构，它包括手臂、驱动部件、柔性铰链、圆盘、固定手指、活动手指和底座，如图1所示。……