基于定位误差补偿的亚微米级宏微驱动系统设计与试验

来源：农业机械学报杂志2026年第1期北京时间：

作者：杨满芝，刘嘉豪，张传伟，桂皓晨，李林岳，冯斌

单位：西安科技大学,西安科技大学,西安科技大学;陕西交通职业技术学院,西安科技大学,西安科技大学,西安科技大学,

摘要：为解决传统机械系统在大范围运动中高精度定位问题，本文设计了一种精密宏微驱动系统，通过微驱动系统补偿宏驱动系统定位误差，实现亚微米级精密定位。基于柔性铰链杠杆原理和平衡附加力原理，设计了一种微动放大机构，可将输入位移按设计放大比1.5精密放大且无附加位移。在宏微驱动系统中，伺服电机和滚珠丝杠结合作为宏驱动系统，采用压电陶瓷制动器驱动微动放大机构作为微驱动系统，并用以补偿宏驱动系统的定位误差，实现大行程高精度运动。在完成宏微驱动系统工作原理设计的基础上，分析系统定位误差并提出误差补偿方案，开展宏微驱动系统定位误差补偿试验。试验结果显示：在运动行程2mm范围内，经过定位误差补偿后，宏微驱动系统的平均定位误差由14.49μm降低至0.34μm，平均定位误差降低97.65%。定位误差补偿试验验证了宏微驱动系统设计及误差补偿方案的有效性与精确性。

关键词：宏微驱动系统;定位误差补偿;微动机构;柔性铰链

基金资助：国家自然科学基金面上项目(52475537)、西安市科技计划项目-科学家+工程师队伍建设项目（24KGDW0029）、陕西省教育厅服务地方专项项目（23JC050）和陕西省创新能力支撑计划项目（2021TD-27）