基于超声电机驱动的微操作手优化设计

摘要：

为了提高超声电机驱动的纳米级微操作手的控制精度,研究了它的结构和材料参数的优化设计.首先,构造了影响指针尖端振动的参数化模型,对影响指针尖端振动幅度的各项参数进行了灵敏度分析,根据灵敏度分析结果建立了抑制微操作手指针尖端振动的多维约束优化模型.在求解过程中发现了内点罚函数法障碍项失效的现象,对内点罚函数法进行了改进,利用改进后的内点罚函数法和牛顿法迭代求解,求解结果表明改进后的内点罚函数法对于设计变量的约束更有效.其次,用有限元软件Ansys workbench对求解结果的可行性进行了验证.最后振动测试实验表明,优化前指针的振动幅度为16.33 μm,优化后指针的振动幅度为2.51 μm.优化后指针尖端的振动幅度缩小了84.6%,对指针尖端的振动产生了明显的抑制效果,说明了优化方案的有效性.

关键词：微操作手、超声电机、优化设计

所属期刊栏目：35

分类号：TP24(自动化技术及设备)

资助基金：国家自然科学基金资助项目51275229;国家重大仪器设备开发专项2012YQ100225

在线出版日期：2017-05-31（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共6页

页码：65-69,74