마이크로 조작 및 마이크로 조립 기술 분야에서 큰 이동 범위, 고정밀도, 빠른 반응 및 평면 이동 클램핑에 대한 요구에 대응하기 위해, 단일 압전 섬유 조작으로 대칭 점착 슬립 구동을 실현하는 유연 메커니즘을 채택하여 센티미터급 대용량 이동 거리, 나노급 해상도 및 양쪽 팔 평면 이동이 가능한 크로스 스케일 마이크로 클램퍼를 설계하였다. 가늘고 유연한 구동 발은 탄성 위치 에너지를 저장하고 방출할 수 있으며, 탄성 복원으로 역방향 마찰력을 균형 있게 사용하여 점착 슬립 후퇴를 억제할 수 있다. 압전 섬유 구동의 단일 스텝 변위는 크며, 마이크로 클램퍼는 저주파 구동 하에서 빠른 운동을 실현하여 마찰 마모를 줄일 수 있다. 유한 요소법을 사용하여 유연 구동 유닛의 정력학 모델을 구축하고 출력 변위와 고유 주파수에 대한 시뮬레이션 분석을 수행하였다. 마지막으로 실험 테스트 시스템을 구축하여 관련 성능을 검증하였다. 실험 결과에 따르면, 점착식 마이크로 클램퍼 단일 스텝 운동 시 400, 600 및 800 V 구동 전압에서 출력 변위는 각각 52.31, 82.86 및 124.68 μm이며, 운동 해상도는 9.6 nm이다; 연속 운동 시, -400~800 V 구동 전압에서 단일 스텝 변위는 최대 163.35 μm에 달하며, 스텝 해상도는 7.8 nm, 클램핑 행정은 14.4 mm이다; 또한 설계된 마이크로 클램퍼는 5 Hz의 저주파 구동에서 운동 속도가 1.25 mm/s에 도달하고, 600 V 사다리꼴 전압에서 클램핑 힘은 0~167 mN이다. 실험 테스트는 설계된 마이크로 클램퍼의 유효성과 출력 성능을 검증하였다.

마이크로 조작 시스템; 압전 구동; 점착 운동; 유연 메커니즘; 마이크로 클램퍼