Als Antwort auf die Anforderungen im Bereich der Mikrooperation und Mikroassemblierung mit großem Verfahrweg, hoher Genauigkeit, schneller Reaktion und translatorischer Klemmung wurde eine einzelne piezoelektrische Faserlamelle zum Antrieb einer flexiblen Mechanik verwendet, um symmetrischen Klebegleitantrieb zu realisieren. Dadurch wurde ein skalenübergreifender Mikrogreifer mit Zentimeter-Makroverfahrweg, Nanometer-Auflösung und paralleler Armtranslation entworfen. Die schlanken flexiblen Antriebsfüße können elastische potenzielle Energie speichern und freisetzen, wobei die elastische Rückstellkraft genutzt wird, um die rückwärtige Reibungskraft auszugleichen und das Zurückrutschen zu unterdrücken. Der von der piezoelektrischen Faser angetriebene Einzelschritt ist groß, der Mikrogreifer kann sich unter Niedrigfrequenzantrieb schnell bewegen, wodurch der Reibverschleiß reduziert wird. Es wurde ein statisches Modell der flexiblen Antriebseinheit mit der Finite-Elemente-Methode erstellt und die Ausgangsverschiebung sowie Eigenfrequenz simulativ analysiert. Schließlich wurde ein experimentelles Testsystem aufgebaut, um die relevanten Leistungsdaten zu überprüfen. Die Versuchsergebnisse zeigen, dass beim Einzelschrittbetrieb des klebegleitenden Mikrogreifers die Ausgangsverschiebungen bei Antriebsspannungen von 400, 600 und 800 V jeweils 52,31, 82,86 und 124,68 μm betrugen, mit einer Bewegungsauflösung von 9,6 nm; bei kontinuierlicher Bewegung kann die Einzelschrittverschiebung bei 400~800 V Antriebsspannung 163,35 μm erreichen, mit einer Schrittauflösung von 7,8 nm und einem Klemmweg von 14,4 mm; zudem erreicht der entworfene Mikrogreifer bei niedriger Antriebsfrequenz von 5 Hz eine Bewegungsgeschwindigkeit von 1,25 mm/s, die Klemmkraft beträgt 0 bis 167 mN bei 600 V Trapezspannungsansteuerung. Experimentelle Tests bestätigten die Effektivität und Ausgangsleistung des entworfenen Mikrogreifers.

Mikrooperationssystem; piezoelektrischer Antrieb; klebgleitende Bewegung; flexible Mechanik; Mikrogreifer