二坐标微驱动器.pdf

本发明属于驱动控制系统，适用于一般的超高精度的二轴平面驱动，可用于微型机器人、IC及超导元件等一切精细加工工作台，特别适用作细胞处理工作台的直接驱动。
    据发明人所知和经广东省科学技术情报所检索，目前世界上的二坐标驱动器，有电磁式和静电式2种。《国外高技术发展动向》一书第109页报道，具有代表性的美国IBM公司研制的2自由度具有光、电传感的平面精度定位器，它采用Sawyer直线步进电动机的原理，移动范围为±0.9mm，分辩率可达0.5μm，频带宽50Hz。

    本发明研制的是一种新型的二坐标微驱动器。它可以直接驱动工作台，解决体积大、噪声大，安装调试复杂，提高精度等问题，而且也为医学生物工程研究提供了一种有力的工具。

    本发明二坐标微驱动器的机械结构如图1所示，材料是10mm厚的黄铜板，用线切割机进行加工，构成了带压电元件，园弧缺口支点，无摩擦的一体化二坐标微驱动器。具体方案如下：当NO.1压电元件PZT受控伸长时，输出端F向上运动，当NO.2PZT受控伸长时，输出端F向右运动。二坐标微驱动器控制器的框图如图2所示，由3583放大器构成可控恒流源，以控制PZT的膨胀，在驱动器的园弧缺口处贴有应变片，构成检测放大器，以检测驱动器的变位输出，经AD522放大后构成闭环系统，再加上EMM校正环节，以提高驱动器的动态特性。驱动器的输入和输出显示由计算机控制系统完成，如图3所示。

    本发明二坐标微驱动器的优点是：精度特别高，体积小，无声。

    本发明的实施例和附图说明如下：图1是二坐标微驱动器的机械结构图，可控元件是NO.1PZT和NO.2PZT。图2是控制器的方框图。图3是驱动器地整个控制系统的方框图。其工作原理是：由计算机指挥控制系统，控制系统由可控恒流源（3583放大器构成）→驱动器（PZT的膨胀）经应变片（贴在园弧缺口处）→变位检测器（检测驱动器的变位输出）→AD522放大器→EMM校正环节，形成闭环系统，以提高驱动器的动态特性。驱动器的工作是由于压电元件NO.1PZT受控伸长时，输出端F作向上运动，压电元件NO.2PZT受控伸长时，输出端F作向右运动。因NO.1PZT，NO.2PZT可同时动作，提供了两轴间的自动解耦，控制了输出端可以在平面内运动，其技术指标可达：可控行程50μm×50μm，分辨率0.01μm，可控精度0.03μm，驱动力0.74N，带宽400Hz以上。经济效益和社会效益明显。