设计了一种基于尺蠖运动原理的大行程纳米级步距压电微动台,变传统单驱动器结构为双驱动器结构,采用“推-拉”接力运动原理,实现了大的驱动力与行程.利用有限元方法对压电微动台的结构和静、动态特性进行了研究.实验结果表明,压电微动台的运动范围为11 mm,稳定性好,载物力可以达到24.5 N,最小步距小于20 nm.

运用有限元分析方法，建立纳米级步进压电微动台的实体模型并进行了仿真计算，考察了结构参数对步进型压电微动台性能的影响，得到了压电微动台的固有频率和振型。采用正交实验法设计结构参数，分析了不同因素对压电微动台的固有频率和振动幅值的影响，得到了影响二者之比的4个因素的最优设计参数。根据逐步回归分析的方法建立了结构设计参数的数学模型，从而定量地分析各自变量与一阶固有频率之间的关系。

设计了一种以基于尺蠖运动原理的微动台为核心的扫描隧道显微镜（STM）机械机构，利用有限元方法对微动台部分的结构进行分析，对其静态、模态特性进行了实验研究。结果表明：微动台具有较大的行程和较好的稳定性，载物力可以达到16．7N，最小步距约8．8nm，行程14mm。

讨论利用尺蠖运动机理实现大行程线性运动的微型驱动器，特别就其U形箝位机构对驱动器运动精度的影响进行探讨。分析结果表明，电磁箝位脚与行走台面间磁路气隙的大小将影响箝位力和箝位剩磁力的大小；箝位脚因箝位剩磁力和重力引起的摩擦力而发生挠变形，此箝位脚的刚度将影响微驱动器行走步长或导致回窜；箝位力不足或箝位剩磁力过大时可致二维驱动器的直线运动发生偏转。文中研究的驱动器，电磁箝位脚与行走台面间的磁路气隙应不小于5μm，以20μm～40μm为最佳；驱动器伸缩部分的最小伸缩量△L应大于0．52μm，驱动器才能有累加位移；二维驱动器的空载直线运动的最小箝位电磁力席大于27．8N。

为了深入研究尺蠖型压电驱动器的性能，分析了尺蠖型压电直线驱动器的工作原理，研究了直线动子对驱动器性能的影响．通过实验方法分析了钳位机构调整前后对钳住稳定性的影响．采用驱动器输出单步位移的步距失稳系数和驱动电压与输出位移拟合曲线斜率和截距偏差率的方法评价尺蠖型压电直线驱动器的运动稳定性．经实验测试发现驱动器的步距失稳系数与驱动电压关系密切，当驱动电压较高时，驱动器具有较好的步距稳定性．驱动器的驱动电压与输出位移拟合曲线斜率和截距偏差率分别为1．8％和9．07％，说明所开发的驱动器具有很好的运动稳定性．

介绍了一种基于圆光栅检测的回转式压电微角度执行器，采用尺蠖运动原理设计回转式压电电动机，运用C8051F005单片机产生四路控制信号，并采用直流放大式驱动电源放大控制信号驱动压电电动机，并通过圆光栅检测系统实时测量电动机联动盘回转角度，把测量值引入控制环节，实现最小步距为2．26”的全圆周匀速连续转动。