重力輔助式Z自由度壓電慣性雙向平順驅動研究
壓電慣性作動器是精密裝備的關鍵技術之一，但其固有工作模式難以實現平滑運動，阻礙了大規模商業化。本文提出一種“重力輔助”壓電慣性作動器，僅用一個激勵源即可實現雙向平滑驅動，并通過主動利用壓電疊堆與柔性機構的接觸行為，提升垂直裝配時的雙向一致性。其核心策略是：借助輔助重力平衡前向位移突增與后向回滑，同時利用定子寄生運動的鎖緊力調節。通過動力學建模闡明工作機理，有限元法完成結構參數設計，實驗驗證方案可行。在重力輔助下，雙向位移線性擬合相關系數R2達0.9999，即使負載推力等效于1.35N（約為現有成果的3.3倍）仍能維持高精度。最大速度304.73mm/s，分辨率5.3nm。該設計尤其適用于Z自由度驅動，已成功應用于顯微成像系統。
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