개구리 뒷다리의 운동 과정과 대칭 구조에서 영감을 받아, 긴 스트로크와 높은 작업 주파수를 모두 고려한 유연한 공구 가이드 플랫폼을 제안하여 직구동 방식의 짧은 작업 스트로크와 확대식의 낮은 작업 주파수 문제를 해결하였다. 먼저, 유연한 가이드 플랫폼의 초기 모델을 제안하고 주요 부재의 길이를 결정하였다. 다음으로, 유한 요소 해석을 이용해 초기 모델에 대한 다목적 최적화 설계를 수행하였으며, 엔트로피 가중치법과 TOPSIS(우열해 거리법)를 적용하여 점수 순위를 매겼다. 이를 바탕으로 유한 요소 해석을 통해 구조의 다중 작동 조건 토폴로지 최적화를 진행하였다. 마지막으로 가공 시험용 시제품을 사용하여 실험 테스트를 수행하였다. 유한 요소 해석 및 실험 결과, 해당 가이드 플랫폼의 배율은 4.67이며, 최대 스트로크는 약 90 μm, 1차 고유 진동수는 1765 Hz에 달하여 긴 스트로크와 고주파 운동을 실현하였다; 동시에 가이드 플랫폼의 해상도는 서브마이크로미터 수준에 도달하며, 경로 추적 오차는 약 2%에 불과하다. 시뮬레이션 결과와 실험 테스트 결과를 종합하면 제안된 유연한 공구 가이드 플랫폼은 정밀 가이드 운동을 구현할 수 있다.

유연 메커니즘; 압전 구동; 긴 스트로크; 고주파; 기생 변위