介绍了基于PZT驱动的二维微动工作台，该微动台采用双柔性平行四连杆结构。用ANSYS对其进行有限元分析，使用自制的电容位移传感器进行位移检测，采用前馈与模糊控制相结合的复合控制方法对系统进行控制，结果表明：该控制方法既具有开环控制的稳定性，又具有闭环控制高精度的特点。实验证明了该方法的有效性。

根据神光Ⅱ高功率激光装置的具体工程需求,设计了一种以层叠式压电陶瓷为驱动元件的新型压电步进驱动器。驱动器利用杠杆机构实现箝位机构和进给机构交替箝位动子,通过对压电陶瓷小步距的位移连续累加的步进方式,实现大行程直线位移;具有控制简单、行程大、分辨力高及断电箝位的特点。样机试验结果表明,驱动器的运动分辨力达到nm级,步距分辨力达到50nm,行程21mm。

主要介绍了用于六自由度微动工作台的柔性铰链即双向柔性铰链和万向柔性铰链的设计过程,根据微动台中柔性铰链的设计要求,分析了微动台运动时驱动力与铰链变形的关系,确定了满足驱动力条件的柔性铰链刚度范围,并结合柔性铰链强度条件、工作台动态特性以及柔性铰链转角刚度与结构尺寸的关系,进一步确定柔性铰链的刚度和结构尺寸,合理设计柔性铰链.另外,通过有限元分析软件分析了柔性铰链最大受力时的应力分布情况,对柔性铰链的强度进行了校核,进一步保证了柔性铰链设计的正确性.

基于平行四边形柔性铰链的狭缝机构由步进电动机带动螺杆旋转，螺母在止转器限制下上下移动，推动导杆楔入柔性铰链使两缝片之间的缝口打开，缝口大小由电涡流传感器测量，反馈给单片机，调整步进电动机的旋转，如此形成一个闭环系统。电涡流传感器输出信号直接反映缝口大小的变化，有效地补偿了机械调节系统的误差对缝宽精度的影响。

设计了一种以柔性铰链为运动副，磁致伸缩作动器为驱动支杆的并联微动机构。运用三维设计软件SolidWorks建立部件和整体模型，并运用SolidWorks内嵌的有限元分析软件COSMOSXpress对柔性铰链进行有限元分析，优化其结构和尺寸。采用SolidWorks的另一插件COSMOSWorks对驱动支杆进行固有频率分析，并对整体机构进行刚度分析和安全校核。结果证明COSMOS可以指导设计改进，提高设计的准确性和可靠性。

介绍了一种无耦合运动的二自由度微位移工作台，该结构便于微位移工作台尺寸的小型化。文中推导了工作台载荷与位移的关系式；采用有限元的方法对工作台三维模型进行仿真计算，得到该工作台对应于载荷的位移和应力值。有限元计算的结果和推导公式的计算结果相吻合。

针对微机电系统中常用单轴柔性铰链机构原始理论设计的复杂性,提出了简洁而准确的单轴柔性铰链设计计算方法.从基础理论出发推导出了柔性铰链刚度及转角设计公式,分析了柔性铰链设计中结构参数与性能的关系.通过一种压电驱动微动工作台设计实例分析了单轴柔性铰链机构在微机电系统中的应用.实践证明了该方法的简便、可靠与实效性.

在同轴望远镜系统中,主镜和次镜的相对位置和姿态有非常严格的要求,需要将次镜设计成多自由度可以调整的机构.针对次镜调整机构的性能要求,提出一套由二维XY移动平台和三维Tip/Tilt/Focus平台组合成的五自由度次镜调整机构方案.其中三维Tip/Tilt/Focus平台由3个驱动器、定平台与动平台组成,驱动器与动平台之间由柔性铰链连接,通过3个驱动器的伸缩和柔性铰链的转动来实现动平台的三自由度运动.对三维Tip/Tilt/Focus平台的运动学原理作了详细介绍,深入地讨论柔性铰链弯曲刚度和轴向刚度与几何参数的关系.研究结果为五维调整机构及柔性铰链的设计提供客观依据,具有较大的实际意义.

研究基于压电陶瓷和柔性铰链的光学微扫描器及其放大机构的位移放大原理，分析单轴圆弧型柔性铰链性能，利用有限元方法对光学微扫描器的柔性铰链放大机构进行仿真．结果表明：柔性铰链的最小厚度值为圆弧半径的2倍时，微扫描器位移放大结构达到稳定位移，放大机构的放大率提高到压电陶瓷驱动位移的3．25倍，进一步验证了放大机构设计的合理性．

本文设计并研制了以柔性铰链为弹性导轨、压电陶瓷为驱动器的三维一体化超微定位机构，并以激光干涉仪微位移检测装置和微机控制系统构成了数字闭环控制的三维一体化超微定位系统。