【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于微机电运输装置领域，具体涉及一种基于桥式谐振器的微运输装置构建方法。
技术介绍
1、近年来，对微型机电系统的需求持续上升，人们追求拥有更多传感器、执行器和处理器等功能丰富设备的同时，也要求其保持相同的缩小尺寸。小型化可以使这些系统达到所需的集成水平，通过缩小组件尺寸以增加其密度，同时提高其能源效率，功率重量比和改善响应时间。为了帮助制造此类器件，微工厂概念可以被认为是传统微机电系统(mems)制造技术的另一种替代方案。
2、这种微型工厂范式与微型机器人密切相关，其中包括微操作工具、微型机器人和微型输送机。对所有这些设备的一个普遍要求是需要精确的运动，其中通常寻求纳米级的精度，以及长行程范围，大有效载荷能力和低能耗。不同的驱动系统，如静电、电热、电磁、气动或压电，可用于在微型输送机中发展平面运动。
3、静电系统可以很容易地通过微细加工技术制造和缩小规模。它们具有高位移力，但代价是高驱动电压，同时开发短冲程。电热系统可以在很大的力下产生较大的偏转，但并不太适合高速和低能耗应用。电磁系统已成为有前途的平面执行器，因为它们是非接触式的，相对容易且成本低廉，并且表现为具有中等力和响应时间的大行程。气动系统是非接触式和快速输送的另一种可行替代方案。然而，这些驱动系统需要连续的高压气源来维持位置，并且由于开发工作流体模型的固有复杂性，它们的控制可能相当困难。压电驱动器因其成本效益高、集成性高、超精度高和对电磁场的抗扰性强，已成为一种很有前途的替代方案。
技术实现思路p>
1、本专利技术的目的在于，提供一种基于桥式谐振器的微运输装置构建方法，该方法构建的基于桥式谐振器的微运输装置，通过差动驱动建立小平面物体的规定轨迹，适用于平移和旋转高达100mg的小型扁平物体，定位精度低于100nm，速度高达20mm/s。
2、为了实现上述任务，本专利技术所采用如下的技术解决方案：
3、一种基于桥式谐振器的微运输装置的构建方法，其特征在于，该方法将两个谐振器平行排布构成桥式谐振器，并将两个谐振器通过直线电机接入电源；
4、所述谐振器采用30μm厚的p掺杂硅板作为底部电极，在上面覆盖1μm厚的氮化铝压电薄膜，在氮化铝压电薄膜上分布有两个作为顶部电极的金电极，金电极的长度为1.2mm，厚度为500nm，且沿p掺杂硅板的整个宽度方向分布，该金电极的起始位置距离p掺杂硅板两端点400μm，其中一个金电极的表面有支腿附加区域；在两个金电极之间的上表面，同样设置有支腿附加区域，并设置两对支腿，在支腿上安装有滑块；所述两对支腿中的一对位于支腿附加区域上表面，另一对则位于金电极的上表面。
5、根据本专利技术，所述支腿采用3d打印制成。
6、具体地，所述谐振器长度为5mm，宽度为1mm。
7、进一步地，所述支腿通过氰基丙烯酸酯基粘合剂粘在谐振器的表面上。
8、优选地，所述氮化铝压电薄膜采用反应溅射沉积方法，并对氮化铝压电薄膜进行光刻结构化后，使用80℃的85％浓度的磷酸对氮化铝压电薄膜进行腐蚀处理。
9、进一步优选地，所述金电极采用直流溅射沉积并在25℃下使用王水进行腐蚀处理。
10、本专利技术构建的基于桥式谐振器的微运输装置，带来的技术创新在于：
11、1、高精度运动控制：可以实现高精度的运动控制，位置精度低于100nm。这对于需要精确定位和操控微小物体的应用非常有益。
12、2、双向平移和旋转运动：可以同时实现双向平移和旋转运动，提供了更多的灵活性和多样性，以适应不同的应用场景和任务。
13、3、高负载能力：最大负载能力高达100mg，可以处理相对较重的物体，这对于微尺度操作来说是非常有益的。
14、4、高速运动：最大速度可达20mm/s，使其适用于需要快速操控的应用，如实验室自动化和微流控制。
15、5、压电驱动的优势：谐振器由直线电机带动氮化铝(aln)压电薄膜驱动。3d打印的支腿将p掺杂硅板表面的运动转移到滑块上。由支腿控制氮化铝压电薄膜和滑块之间的接触，并放大由谐振驻波引起的运动，具有成本效益、高集成度、亚微米级精度和抗电磁干扰的特性优势。
16、6、可重新配置的应用：构建的基于桥式谐振器的微运输装置，可用作重新配置的电子系统的应用，这意味着它可以适应不同的任务和信号序列，增加了其灵活性和多功能性。
17、总的来说，采用本专利技术构建的基于桥式谐振器的微运输装置，具有高度精确的运动控制、多样化的运动能力、高负载能力和高速运动和高可靠性的优势，适用于多种微尺度操作和应用领域，具有广泛的潜在应用价值。
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1.一种基于桥式谐振器的微运输装置构建方法，其特征在于，该方法将两个谐振器(3)平行排布，构成桥式谐振器，并将两个谐振器(3)通过直线电机(2)接入电源(1)；
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述支腿(3-5)采用3D打印制成。
3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述谐振器(3)长度为5mm，宽度为1mm。
4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述支腿(3-5)通过氰基丙烯酸酯基粘合剂粘在谐振器(3)的表面上。
5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述氮化铝压电薄膜(3-2)采用反应溅射沉积方法，并对氮化铝压电薄膜(3-2)进行光刻结构化后，使用80℃的85％浓度的磷酸对氮化铝压电薄膜(3-2)进行腐蚀处理。
6.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述金电极(3-3)采用直流溅射沉积并在25℃下使用王水进行腐蚀处理。
【技术特征摘要】
1.一种基于桥式谐振器的微运输装置构建方法，其特征在于，该方法将两个谐振器(3)平行排布，构成桥式谐振器，并将两个谐振器(3)通过直线电机(2)接入电源(1)；
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述支腿(3-5)采用3d打印制成。
3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述谐振器(3)长度为5mm，宽度为1mm。
4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述...
【专利技术属性】
技术研发人员：刘红星，魏苏敏，杨祺，张渝飞，马宁，孙晓朋，朱士富，谢中元，
申请(专利权)人：西安近代化学研究所，
类型：发明
国别省市：
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