微納米操作系統(tǒng)/機(jī)器人一般又可稱為納米操作手、納米機(jī)械手、納米操縱器等，它的特點(diǎn)是對微小尺寸的對象進(jìn)行微納米級運(yùn)動控制操作和處理。在當(dāng)前科技快速發(fā)展的當(dāng)下，具有非常廣泛的應(yīng)用場景，如微系統(tǒng)（MEMS）、分子操作、DNA測序、兆億容量存儲器等，這些都會需要微納操作系統(tǒng)。

微納米操作系統(tǒng)/機(jī)器人要求非常高的運(yùn)動控制精度，通常由顯微視覺、驅(qū)動、傳感和控制等組成，各部分間閉環(huán)回路配合，才能完成微納米級精度的操作控制動作。這種動作有抓、提、移動、放置等。

而微納米操作系統(tǒng)/機(jī)器人具有非常多的種類，例如基于光學(xué)顯微鏡的微納操作系統(tǒng)、SEM基于掃描電子顯微鏡的微納操作系統(tǒng)，以及SPM基于掃描探針顯微鏡的微納操作系統(tǒng)，還有更多其他類型的微納操作系統(tǒng)。微納米操作系統(tǒng)/機(jī)器人也通常采用顯微鏡對操作過程進(jìn)行觀察和實(shí)況了解。

維納操作器

在微納米操作系統(tǒng)/機(jī)器人中，有一個非常重要的組成部分，叫微納操作器。微納操作器就是在微納米操作系統(tǒng)/機(jī)器人中進(jìn)行指定動作的執(zhí)行器，這個執(zhí)行器需要提供微納米級的運(yùn)動精度。

一提到微納米級運(yùn)動控制精度的執(zhí)行器，芯明天壓電納米運(yùn)動與控制系統(tǒng)產(chǎn)品自然是該微納執(zhí)行器的主要選擇。

芯明天壓電納米運(yùn)動與控制系統(tǒng)以精度高、響應(yīng)速度快著稱，在各種微納米級操作系統(tǒng)中得到非常廣泛的應(yīng)用，在現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)領(lǐng)域也具有廣闊的應(yīng)用前景。

芯明天六自由度并聯(lián)機(jī)構(gòu)用于樣品姿態(tài)控制

在微納米操作系統(tǒng)/機(jī)器人中，經(jīng)常需要改變對象、樣品等的位姿，包括運(yùn)動范圍、運(yùn)動精度以及運(yùn)動的直線距離、角度范圍等的調(diào)整，并且這些調(diào)整的運(yùn)動精度是非常高的，直線型調(diào)節(jié)需達(dá)到納米級精度，而角度運(yùn)動通常達(dá)到微弧度甚至納弧度的精度。

針對這種應(yīng)用需求，芯明天研發(fā)設(shè)計生產(chǎn)了H60六自由度并聯(lián)機(jī)構(gòu)運(yùn)動平臺。該并聯(lián)機(jī)構(gòu)運(yùn)動平臺是通過六支壓電促動器進(jìn)行并聯(lián)驅(qū)動的，每支壓電促動器的運(yùn)動精度都在納米量級。可通過更換壓電促動器的型號來增加（或縮小）該六自由度并聯(lián)機(jī)構(gòu)的運(yùn)動范圍、運(yùn)動精度、承載能力等性能。

通過六支壓電促動器的并聯(lián)配合，可將安裝至上表面的對象或樣品進(jìn)行任意姿態(tài)的調(diào)節(jié)。

H60六自由度并聯(lián)機(jī)構(gòu)運(yùn)動平臺的實(shí)測參數(shù)如下。

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芯明天壓電馬達(dá)及壓電納米定位臺應(yīng)用于光纖對接

行業(yè)人士對光纖對接都非常了解，光纖對接的準(zhǔn)確度、精度都會對最終光的傳輸產(chǎn)生非常重要的影響。光纖對接是光纖傳感、光纖通訊等應(yīng)用中重要的微納操作過程。

光纖的芯徑通常非常小，約在微米量級，因此將兩條光纖進(jìn)行對準(zhǔn)的操作就需要非常高的精度，一般達(dá)微納米量級。通過人員手動操作時，會要求非常有經(jīng)驗(yàn)的人員，且非常耗時。而采用微納米操作系統(tǒng)機(jī)器人，不僅可保證精度，且可大幅縮短對接時間，提高了生產(chǎn)效率，同時保持質(zhì)量。

芯明天三維壓電馬達(dá)平臺及三維柔性撓曲壓電納米定位臺可為微納米操作系統(tǒng)機(jī)器人提供光纖的粗精調(diào)對準(zhǔn)，粗調(diào)行程在100mm范圍內(nèi)自由選擇，精調(diào)行程在幾百微米范圍內(nèi)可選，且精度參數(shù)可選。

XYZ三維粗調(diào)，毫米行程 XYZ三維精調(diào)，微米行程

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芯明天壓電螺釘直線促動器應(yīng)用于探針控制、操作手

壓電螺釘是利用粘滑原理，將移動螺紋桿逐步推動旋轉(zhuǎn)前進(jìn)。該驅(qū)動的步進(jìn)都是通過高精度壓電陶瓷驅(qū)動，可保證每一步進(jìn)的納米級精度。壓電螺釘不僅具有高精度，它的行程也很大，可達(dá)26mm甚至以上。它可在納米操作應(yīng)用中進(jìn)行大行程、高精度的探針或機(jī)械臂調(diào)節(jié)。并且，可利用多個壓電螺釘配合組成結(jié)構(gòu)，形成6維甚至更多維度的探針或機(jī)械臂進(jìn)行納米運(yùn)動調(diào)節(jié)。

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在真空等特殊腔體內(nèi)，納米運(yùn)動控制更是無法用手觸碰的。芯明天可提供真空版本壓電螺釘直線促動器，兼容真空環(huán)境，完成在真空腔內(nèi)的單軸或多軸探針、操作手及機(jī)械臂的納米操作。

芯明天壓電納米定位臺/壓電鉗應(yīng)用于微夾持

微納米操作系統(tǒng)機(jī)器人一般在高倍率、高分辨率的監(jiān)視裝置下操作，視野范圍非常小。在這么小的視野范圍內(nèi)進(jìn)行任意的操作都需要具有微小物把持和放置的能力。有些情況會利用吸附（如采用靜電力、表面張力等）進(jìn)行把持，但脫離操作較難。因此微納米操作夾鉗成為優(yōu)選。

芯明天壓電鉗/線夾是對微米級引線進(jìn)行夾持與放開操作的非常適合的工具，可對微米量級的金線、銅線、銀線等進(jìn)行夾持與放開動作，非常適用于自動化集成電路生產(chǎn)設(shè)備等。

為了更加靈活的操作，可采用芯明天壓電納米定位臺配合探針，兩者間經(jīng)過合適的適配連接，使得壓電納米定位臺本身的納米級運(yùn)動轉(zhuǎn)為對探針的納米級運(yùn)動控制，從而獲得高分辨率的運(yùn)動能力。

芯明天可為您定制設(shè)計納米操作的解決方案。

芯明天壓電物鏡定位器應(yīng)用于視覺Z向聚焦、光鑷

在微納米操作機(jī)器人系統(tǒng)中，其中會有視覺觀察、光學(xué)操縱等操作，例如對物體進(jìn)行原子和分子操作及其他操作，通常需要對光進(jìn)行高精度的聚焦與XYZ向的多維移動控制。

光學(xué)的Z向納米級聚焦、精調(diào)，可通過芯明天壓電物鏡定位器進(jìn)行調(diào)節(jié)，調(diào)節(jié)分辨率可達(dá)納米甚至亞納米量級。

芯明天壓電物鏡定位器

芯明天壓電物鏡定位器基本參數(shù)：

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而對光的平面二維調(diào)節(jié)，可采用芯明天二維或三維壓電掃描臺，它具有中心通孔設(shè)計，適用于透射光應(yīng)用，可帶載光源或光學(xué)元件進(jìn)行多維納米運(yùn)動，完成光目標(biāo)位置的調(diào)節(jié)。

芯明天直線壓電促動器應(yīng)用于破膜儀、細(xì)胞穿透

對薄膜進(jìn)行穿透或?qū)?xì)胞進(jìn)行藥物注射時，若操作不夠精細(xì)，很容易對薄膜或細(xì)胞造成損壞。因此，通常采用高運(yùn)動精度的壓電促動器來解決該問題。

通過壓電促動器的高頻微納米級振動，來完成薄膜的穿透或穿孔，從而進(jìn)行下一步的藥物注射等操作。壓電促動器可顯著提高操作精度和成功率，從而保證實(shí)驗(yàn)的準(zhǔn)確和順利進(jìn)行。

芯明天壓電促動器具有上百種型號，以下僅為其中幾個型號的基本參數(shù)。

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結(jié)語

芯明天壓電納米運(yùn)動與控制產(chǎn)品在微納米操作系統(tǒng)中的應(yīng)用，遠(yuǎn)不止以上這些，會隨著應(yīng)用環(huán)境的不同而發(fā)生復(fù)雜及多樣的變化。不同的應(yīng)用環(huán)境下，對微納操作的要求也是不同的，因此，微納操作系統(tǒng)的種類也是非常多樣的。為了找到完全匹配應(yīng)用中需要的微納操作器的參數(shù)及結(jié)構(gòu)要求，定制化選擇是理想的。

芯明天具有近二十年的定制設(shè)計經(jīng)驗(yàn)，期待與您的溝通交流。

審核編輯 黃昊宇