高放大率柔性微夹钳的优化设计与分析

简介

针对目前研究的微夹钳夹持行程较小,不能满足大尺寸微小物体(427.8μm及以上)操作需求,设计了一种同时具备高位移放大率、大夹持行程和平动夹持等特点的新型柔性微夹钳,分别采用杠杆机构、Scott-Russell机构和平行四边形机构串联实现三级放大,有效弥补了压电作动器有限输出位移的不足。其中第三级所采用的平行四边形放大机构隔绝了寄生旋转运动,实现了微夹钳末端纯粹平移运动。随后使用伪刚体法建立了微夹钳运动学、静力学和动力学模型,对关键参数进行了优化,通过有限元仿真验证了微夹钳理论模型的正确性。最后采用线切割技术制作微夹钳样机进行实验测试,结果表明,该微夹钳最大夹持行程可达882.3μm,放大率高达24.5倍。