壓電微驅(qū)動(dòng)技術(shù)應(yīng)用于微納米操作系統(tǒng)/機(jī)器人
微納米操作系統(tǒng)/機(jī)器人一般又可稱為納米操作手、納米機(jī)械手、納米操縱器等，它的特點(diǎn)是對(duì)微小尺寸的對(duì)象進(jìn)行微納米級(jí)運(yùn)動(dòng)控制操作和處理。在當(dāng)前科技快速發(fā)展的當(dāng)下，具有非常廣泛的應(yīng)用場景，如微系統(tǒng)（MEMS）、分子操作、DNA測序、兆億容量存儲(chǔ)器等，這些都會(huì)需要微納操作系統(tǒng)。
微納米操作系統(tǒng)/機(jī)器人要求非常高的運(yùn)動(dòng)控制精度，通常由顯微視覺、驅(qū)動(dòng)、傳感和控制等組成，各部分間閉環(huán)回路配合，才能完成微納米級(jí)精度的操作控制動(dòng)作。這種動(dòng)作有抓、提、移動(dòng)、放置等。
而微納米操作系統(tǒng)/機(jī)器人具有非常多的種類，例如基于光學(xué)顯微鏡的微納操作系統(tǒng)、SEM基于掃描電子顯微鏡的微納操作系統(tǒng)，以及SPM基于掃描探針顯微鏡的微納操作系統(tǒng)，還有更多其他類型的微納操作系統(tǒng)。微納米操作系統(tǒng)/機(jī)器人也通常采用顯微鏡對(duì)操作過程進(jìn)行觀察和實(shí)況了解。
微納操作器
在微納米操作系統(tǒng)/機(jī)器人中，有一個(gè)非常重要的組成部分，叫微納操作器。微納操作器就是在微納米操作系統(tǒng)/機(jī)器人中進(jìn)行指l定動(dòng)作的執(zhí)行器，這個(gè)執(zhí)行器需要提供微納米級(jí)的運(yùn)動(dòng)精度。
一提到微納米級(jí)運(yùn)動(dòng)控制精度的執(zhí)行器，芯明天壓電納米運(yùn)動(dòng)與控制系統(tǒng)產(chǎn)品自然是該微納執(zhí)行器的主要選擇。
芯明天壓電納米運(yùn)動(dòng)與控制系統(tǒng)以精度高、響應(yīng)速度快著稱，在各種微納米級(jí)操作系統(tǒng)中得到非常廣泛的應(yīng)用，在現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)領(lǐng)域也具有廣闊的應(yīng)用前景。
芯明天六自由度并聯(lián)機(jī)構(gòu)用于樣品姿態(tài)控制
通過六支壓電促動(dòng)器的并聯(lián)配合，可將安裝至上表面的對(duì)象或樣品進(jìn)行任意姿態(tài)的調(diào)節(jié)。
H60六自由度并聯(lián)機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)平臺(tái)的實(shí)測參數(shù)如下。
運(yùn)動(dòng)軸 | 運(yùn)動(dòng)范圍 | 分辨率 | 線性度 | 重復(fù)度 |
X向 | 40μm | 優(yōu)于 0.5nm | 優(yōu)于0.1% | 優(yōu)于0.1% |
Y向 | 40μm | 優(yōu)于 0.5nm | 優(yōu)于0.1% | 優(yōu)于0.1% |
Z向 | 55μm | 優(yōu)于 0.5nm | 優(yōu)于0.1% | 優(yōu)于0.1% |
θx向 | 1.2mrad | 優(yōu)于 0.5μrad | 優(yōu)于0.1% | 優(yōu)于0.1% |
θy向 | 1.2mrad | 優(yōu)于 0.5μrad | 優(yōu)于0.1% | 優(yōu)于0.1% |
θz向 | 1.6mrad | 優(yōu)于 0.5μrad | 優(yōu)于0.1% | 優(yōu)于0.1% |
芯明天壓電馬達(dá)及壓電納米定位臺(tái)應(yīng)用于光纖對(duì)接
光纖的芯徑通常非常小，約在微米量級(jí)，因此將兩條光纖進(jìn)行對(duì)準(zhǔn)的操作就需要非常高的精度，一般達(dá)微納米量級(jí)。通過人員手動(dòng)操作時(shí)，會(huì)要求非常有經(jīng)驗(yàn)的人員，且非常耗時(shí)。而采用微納米操作系統(tǒng)機(jī)器人，不僅可保證精度，且可大幅縮短對(duì)接時(shí)間，提高了生產(chǎn)效率，同時(shí)保持質(zhì)量。
芯明天三維壓電馬達(dá)平臺(tái)及三維柔性撓曲壓電納米定位臺(tái)可為微納米操作系統(tǒng)機(jī)器人提供光纖的粗精調(diào)對(duì)準(zhǔn)，粗調(diào)行程在100mm范圍內(nèi)自由選擇，精調(diào)行程在幾百微米范圍內(nèi)可選，且精度參數(shù)可選。
XYZ三維粗調(diào)，毫米行程 XYZ三維精調(diào)，微米行程
芯明天壓電螺釘直線促動(dòng)器應(yīng)用于探針控制、操作手
壓電螺釘是利用粘滑原理，將移動(dòng)螺紋桿逐步推動(dòng)旋轉(zhuǎn)前進(jìn)。該驅(qū)動(dòng)的步進(jìn)都是通過高精度壓電陶瓷驅(qū)動(dòng)，可保證每一步進(jìn)的納米級(jí)精度。運(yùn)動(dòng)效果如下視頻中所示。
壓電螺釘不僅具有高精度，它的行程也很大，可達(dá)26mm甚至以上。它可在納米操作應(yīng)用中進(jìn)行大行程、高精度的探針或機(jī)械臂調(diào)節(jié)。并且，可利用多個(gè)壓電螺釘配合組成結(jié)構(gòu)，形成6維甚至更多維度的探針或機(jī)械臂進(jìn)行納米運(yùn)動(dòng)調(diào)節(jié)。
在真空等特殊腔體內(nèi)，納米運(yùn)動(dòng)控制更是無法用手觸碰的。芯明天可提供真空版本壓電螺釘直線促動(dòng)器，兼容真空環(huán)境，完成在真空腔內(nèi)的單軸或多軸探針、操作手及機(jī)械臂的納米操作。
芯明天壓電納米定位臺(tái)/壓電鉗應(yīng)用于微加持
微納米操作系統(tǒng)機(jī)器人一般在高倍率、高分辨率的監(jiān)視裝置下操作，視野范圍非常小。在這么小的視野范圍內(nèi)進(jìn)行任意的操作都需要具有微小物把持和放置的能力。有些情況會(huì)利用吸附（如采用靜電力、表面張力等）進(jìn)行把持，但脫離操作較難。因此微納米操作夾鉗成為優(yōu)選。
芯明天壓電鉗/線夾是對(duì)微米級(jí)引線進(jìn)行夾持與放開操作的非常適合的工具，可對(duì)微米量級(jí)的金線、銅線、銀線等進(jìn)行夾持與放開動(dòng)作，非常適用于自動(dòng)化集成電路生產(chǎn)設(shè)備等。
下方視頻中展示了芯明天壓電鉗夾持鋁線進(jìn)行測試過程。
為了更加靈活的操作，可采用芯明天壓電納米定位臺(tái)配合探針，兩者間經(jīng)過合適的適配連接，使得壓電納米定位臺(tái)本身的納米級(jí)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)為對(duì)探針的納米級(jí)運(yùn)動(dòng)控制，從而獲得高分辨率的運(yùn)動(dòng)能力。
芯明天可為您定制設(shè)計(jì)納米操作的解決方案。
芯明天壓電物鏡定位器應(yīng)用于視覺Z向聚焦、光鑷
在微納米操作機(jī)器人系統(tǒng)中，其中會(huì)有視覺觀察、光學(xué)操縱等操作，例如對(duì)物體進(jìn)行原子和分子操作及其他操作，通常需要對(duì)光進(jìn)行高精度的聚焦與XYZ向的多維移動(dòng)控制。
光學(xué)的Z向納米級(jí)聚焦、精調(diào)，可通過芯明天壓電物鏡定位器進(jìn)行調(diào)節(jié)，調(diào)節(jié)分辨率可達(dá)納米甚至亞納米量級(jí)。
芯明天壓電物鏡定位器基本參數(shù)：
而對(duì)光的平面二維調(diào)節(jié)，可采用芯明天二維或三維壓電掃描臺(tái)，它具有中心通孔設(shè)計(jì)，適用于透射光應(yīng)用，可帶載光源或光學(xué)元件進(jìn)行多維納米運(yùn)動(dòng)，完成光目標(biāo)位置的調(diào)節(jié)。
芯明天直線壓電促動(dòng)器應(yīng)用于破膜儀、細(xì)胞穿透
芯明天直線壓電促動(dòng)器應(yīng)用于破膜儀、細(xì)胞穿透
對(duì)薄膜進(jìn)行穿透或?qū)?xì)胞進(jìn)行藥物注射時(shí)，若操作不夠精細(xì)，很容易對(duì)薄膜或細(xì)胞造成損壞。因此，通常采用高運(yùn)動(dòng)精度的壓電促動(dòng)器來解決該問題。
通過壓電促動(dòng)器的高頻微納米級(jí)振動(dòng)，來完成薄膜的穿透或穿孔，從而進(jìn)行下一步的藥物注射等操作。壓電促動(dòng)器可顯著提高操作精度和成功率，從而保證實(shí)驗(yàn)的準(zhǔn)確和順利進(jìn)行。
芯明天壓電促動(dòng)器具有上百種型號(hào)，以下僅為其中幾個(gè)型號(hào)的基本參數(shù)。
結(jié) 語
芯明天具有近二十年的定制設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，期待與您的溝通交流。
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