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微夹持理论与系统的研究

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【英文题名】	Basic Research on Microgripping Theoretics and System
【作者】	李勇;
【导师】	李庆祥;
【学位授予单位】	清华大学;
【学科专业名称】	精密仪器与机械
【学位年度】	2002
【论文级别】	硕士
【网络出版投稿人】	清华大学
【网络出版投稿时间】	2004-03-23
【关键词】	微夹持器; 静电驱动; 梳状驱动器; 体硅工艺; 有限元方法;
【英文关键词】	microgripper; electrostatic actuation; comb-drive acuator; bulk micro-machining; FEM;
【中文摘要】	论文综述了微夹持器的研究进展、发展趋势和技术特点。总结了微机械悬臂梁的静电、压电、热、电磁等驱动技术，推导了计及边缘效应的梳状静电驱动器静电力公式。本文设计了大深宽比梳状静电驱动形式的微夹持器，采用了导电型并接地连接的微夹持臂，对被操作对象无特殊要求，且可防止静电对操作的影响。将梳状静电驱动微夹持臂设计成柔性结构，有效解决了静电力小与硅材料的弹性模量高之间的矛盾，使得微夹持器的力输出大大增加。建立了S形柔性夹持臂力学模型，同时给出考虑工艺条件、几何参数等条件下的微夹持器优化设计过程。设计中用有限元方法进行夹持臂模态分析、柔性结构刚度估计等，并对微夹持器工作电场的进行仿真，以考察静电驱动对微操作对象的影响。有限元分析表明，柔性结构使得微夹持臂的刚度降低，而且微夹持臂具有很高的一阶频率，静态设计设计即可满足要求，梳状静电驱动器不会对微操作构成影响。设计了梳状静电驱动微夹持器的微细加工工艺，对微夹持器制作中的关键工艺进行分析，包括：钻蚀现象、滞后现象、阳极键合、金层剥落等问题。进行了大量的工艺试验和分析，特别对大深宽比的超长长度悬臂梁型夹持臂及...
【英文摘要】	The development and characteristics of microgripper is discussed. Actuation technologies of micro-mechanical cantilever are summarized, and formula for capacitance and electrostatic force involving edge-effect of comb- drive actuator are derived. A comb-drive electrostatically actuated microgripper and its design process are described in detail. Electro-conductive fingers of gripper are connected to ground, in order to release the electric charges on the surface of fingers and grippin...

【相同导师文献】

导师：李庆祥导师单位：清华大学学位授予单位：清华大学
[1] 李勇.微夹持理论与系统的研究[D]. 清华大学,2002

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