細胞穿刺、顕微操作およびマイクロアセンブリのタスクにおける大行程、高精度、大負荷、および多自由度の性能要求に対して、圧電柔順機構を利用した三自由度並列粘滑駆動プラットフォームを設計した。圧電ファイバープレートをアーチ状駆動機構に貼り付け、駆動ユニットを構成し、粘滑駆動と組み合わせて並列プラットフォームの大範囲高精度な動作を実現した。柱状支持体はプラットフォームの耐荷能力を強化し、ユニバーサルベアリングは移動プラットフォームの非駆動摩擦を低減し、全体の運動性能を向上させた。有限要素法によりアーチ状柔順駆動ユニットの静力学モデルを構築し、出力変位および固有振動数についてシミュレーション解析を実施した。最後に、実験試験システムを構築してプラットフォームの性能を検証した。実験結果は、ステップモードでは、圧電粘滑プラットフォームのX、Y方向の平行移動の最大単ステップ変位がそれぞれ294.7μmおよび304.5μm、Z軸周りの最大単ステップ回転角が9.96mrad、最大垂直負荷が110Nに達し、スキャンモードでは平行移動および回転の変位分解能がそれぞれ6nmおよび0.28μradであることを示した。したがって、設計された並列圧電粘滑プラットフォームは精密微操作タスクに必要な性能要件を満たしている。

圧電駆動; 柔順機構; 粘滑運動; 三自由度