陈晓东, 胡思雅, 邓子龙, 高兴军

(辽宁石油化工大学 机械工程学院,辽宁 抚顺 113001)

0 引 言

近年来,随着微机电系统(micro-electro-mechanical system,MEMS)等高新科技的快速发展,微操作的研究取得了巨大进步[1]。在生命科学[2]、汽车工业、信息通讯[3]、精密加工[4]、航天航空[5]等领域有着广泛的应用。微夹钳作为微操作的末端执行器,与接触物直接接触,决定着微操作任务是否成功。

扩大夹持位移是微夹钳研究的关键问题。现今,扩大夹持位移主要用过微位移放大机构完成,常用的微位移放大机构主要有杠杆放大机构、桥式放大机构和菱形放大机构[6]。杠杆放大机构结构简单、易于实现,但输出位移较小且结构不够紧凑；桥式放大机构和菱形放大机构输出位移大,将压电陶瓷置于机构内部,具有结构紧凑的效果。单一的杠杆放大机构、桥式放大机构和菱形放大机构称为单级放大机构,由多个单级放大机构组成的放大机构称为多级放大机构。多级放大机构可以进一步扩大微夹钳的夹持行程,提高放大倍数[7]。Cui Y G等人[8]基于杠杆放大原理设计的对称微夹钳可以实现平行夹持,实际最大夹持力分别为8.02 mN和9.24 mN,左右钳指的实际最大夹持力均不同,很容易破坏薄壁易破损夹持物；Koo B W等人[9]基于杠杆放大原理设计的非对称微夹钳,实现二自由度夹持,但不能平行夹持,影响夹持精度；Zubir M N M等人[10]基于杠杆放大原理设计的对称微夹钳,实现3.68倍位移放大,通过理论分析证实了左右钳指的双向对称输出力相同,但在实际夹持过程中,很难满足左右钳指输出力相同的要求。……