超高加速度宏微运动平台是一种超精密定位设备,柔性定位平台对宏微运动平台的稳定性起到至关重要的作用。为增加它的稳定性和安全性,采用有限元方法,通过静力分析、屈曲分析和响应面优化设计,来提高柔性定位平台综合性能。建立柔性定位平台三维模型,对模型进行有限元分析,得到最大等效应力、最大等效应变和负载乘数数据和云图。以柔性定位平台槽的尺寸和位置为优化变量,以负载乘数、最大等效应力及最大等效应变为优化目标进行响应面优化。结果表明优化后的柔性定位平台在质量几乎不变的条件下负载乘数增加了1.7%,最大等效应力减少了4.3%,最大等效应变减少了4.7%,提高了超高加速度宏微运动平台的稳定性。

简单介绍压电元件和柔性铰链的概念与特点。列举压电元件与柔性铰链机构结构实现超精密定位的典型例子，包括超精密测量、超精密加工、光学自动聚焦和大行程超精密定位。为使超精密定位工作台的结构紧凑，提出单驱动多自由度运动机构。应用蠕动式的运动原理可合成机构上的多自由度运动，并实现大行程运动。设计了对称结构的柔性铰链机构实现导向功能。制造和装配了微小型平面工作台。

针对单级驱动系统难以同时实现大行程与超精密定位的问题,设计一种基于滚珠丝杠与液体静压导轨的超精密大行程进给系统实验台。无框式直驱电机通过胀紧套直接与滚珠丝杠联接,实现类似于直线电机的“零传动”,采用纳米级分辨率光栅尺实时检测运动部件的位移。实验结果表明:通过G代码补偿、摩擦补偿、提高PWM频率、降低干扰等方式,可以提高系统的定位性能,进给系统在180 mm的有效行程内可以实现103 nm定位精度和8 nm运动分辨率。