W形弯曲导向机构

18kHz低偏摆

面向高频压电驱动显微操作，在紧凑体积内同时抑制平面内与平面外偏摆，带宽达5.951 kHz。

叶婷婷 · 冯朝 · 凌杰 · Li, Yangmin

IEEE/ASME Transactions on Mechatronics 2024

参数信息

体积

5380.2 mm³

轴向谐振频率

5.951 kHz

离轴谐振频率（最小值）

31 kHz

离轴平均振幅（X向）

12.609 nm

离轴平均振幅（Y向）

10.692 nm

技术优势

平面外偏摆被抑制

W形结构基于等腰三角形定理设计，从几何上限制离轴位移，弥补传统柔性导向机构对平面外运动抑制不足的短板。

高频下偏摆极小

在18 kHz正弦信号驱动下，离轴平均振幅实测仅为12.609 nm和10.692 nm，保证了高频工作时的导向精度。

离轴模态远离工作频带

仿真结果显示全部离轴谐振频率高于31 kHz，有效避免在工作频率附近激发寄生振动。

解析模型更准确

采用修正伪刚体模型并结合深度神经网络估计参数，解决传统模型无法处理边界条件的问题，提高离轴运动预测精度。

应用场景

• 高频微操作执行器：作为压电驱动系统的连接件，保证高频运动时导向精度。
• 精密运动平台：抑制离轴干扰，提升平台在高速扫描下的定位精度。
• 压电驱动器件：与压电陶瓷配合，将轴向位移高效传递，减少寄生运动。
• 微纳操作机器人：为微纳操作提供低偏摆的柔顺导向，保证末端执行器的运动精度。