Design, optimization, and characterization of an XY nanopositioning stage with multi-level spatial flexure hinges for high-precision large-stroke motion guidance

平行四边形 音圈 铰链 电磁线圈 有限元法 声学 执行机构 跟踪(教育) 计算机科学 联轴节(管道) 物理 控制理论(社会学) 光学 机械工程 工程类 经典力学 心理学 教育学 量子力学 人工智能 热力学 控制(管理)
作者
Zhichao Shi,Xiaoquan Li,Zhiwei Zhu
出处
期刊:Review of Scientific Instruments [American Institute of Physics]
卷期号:94 (12) 被引量:1
标识
DOI:10.1063/5.0173722
摘要

Establishing a novel design and accurate analytical models for XY nanopositioning stages based on voice coil motor (VCM) actuators is critical to achieving an optimal working performance. To overcome the existing design challenges of 2-degree-of-freedom guiding mechanisms, a four-layer structure composed of L-shaped spatial double parallelogram flexure mechanisms was proposed for the magnetic stage, which exhibits light weight and inhibits parasitic and decoupled motions. The guiding mechanisms were modeled by the compliance matrix method. Thereafter, by combining an electromagnetic model for the VCMs with the equivalent magnetic network method, an electromagnetic–mechanical coupling optimization method with multiple constraints was proposed for the stage to achieve a millimeter-range motion with a maximized natural frequency. The mechanical and electromagnetic performances were then verified by finite element analysis software. The optimized prototype was tested with a stroke of ±3.41 and ±3.08 mm for X axis and Y axis, respectively, a closed-loop resolution of 100 nm for X axis and 150 nm for Y axis, and a resonant frequency of 11.75 Hz for both axes. The tracking of a 0.1 Hz spiral of Archimedes achieved a maximum tracking error of 2.9%.
最长约 10秒,即可获得该文献文件

科研通智能强力驱动
Strongly Powered by AbleSci AI
更新
大幅提高文件上传限制,最高150M (2024-4-1)

科研通是完全免费的文献互助平台,具备全网最快的应助速度,最高的求助完成率。 对每一个文献求助,科研通都将尽心尽力,给求助人一个满意的交代。
实时播报
菠萝炒饭完成签到,获得积分10
刚刚
1秒前
Na完成签到 ,获得积分10
1秒前
双马尾小男生完成签到,获得积分10
1秒前
老友记1999发布了新的文献求助10
1秒前
哎嘿应助霖昭采纳,获得10
1秒前
2秒前
huofuman发布了新的文献求助10
2秒前
Jason完成签到,获得积分10
2秒前
Edison完成签到,获得积分10
2秒前
lucy完成签到,获得积分10
2秒前
3秒前
Jenny发布了新的文献求助10
3秒前
i学习完成签到,获得积分10
3秒前
3秒前
科研牛马完成签到,获得积分10
4秒前
4秒前
里昂发布了新的文献求助40
4秒前
袁东完成签到,获得积分10
5秒前
Shirley@yiyi发布了新的文献求助30
5秒前
TIANDAO完成签到,获得积分10
6秒前
稳重幻珊完成签到,获得积分20
6秒前
飘逸数据线完成签到,获得积分10
6秒前
xfy完成签到,获得积分10
7秒前
骆風完成签到,获得积分10
7秒前
7秒前
星星完成签到,获得积分10
7秒前
CipherSage应助大美女采纳,获得10
7秒前
崔然竣完成签到,获得积分20
8秒前
搜集达人应助超帅高烽采纳,获得10
8秒前
shelemi发布了新的文献求助10
8秒前
8秒前
老友记1999完成签到,获得积分10
8秒前
tca2204完成签到,获得积分10
9秒前
orixero应助炒饭采纳,获得10
9秒前
9秒前
ZHANES驳回了852应助
10秒前
ccccc应助WHY采纳,获得10
10秒前
10秒前
medivhpanda完成签到,获得积分10
11秒前
高分求助中
Evolution 10000
Sustainability in Tides Chemistry 2800
юрские динозавры восточного забайкалья 800
English Wealden Fossils 700
An Introduction to Geographical and Urban Economics: A Spiky World Book by Charles van Marrewijk, Harry Garretsen, and Steven Brakman 500
Diagnostic immunohistochemistry : theranostic and genomic applications 6th Edition 500
Chen Hansheng: China’s Last Romantic Revolutionary 500
热门求助领域 (近24小时)
化学 医学 生物 材料科学 工程类 有机化学 生物化学 物理 内科学 纳米技术 计算机科学 化学工程 复合材料 基因 遗传学 催化作用 物理化学 免疫学 量子力学 细胞生物学
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 3151290
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 2802726
关于积分的说明 7850119
捐赠科研通 2460164
什么是DOI,文献DOI怎么找? 1309586
科研通“疑难数据库(出版商)”最低求助积分说明 628975
版权声明 601760