طراحی و تحلیل یک میکروگیره دو بعدی با بهره‌گیری از حرکت دورانی میکروتیرهای یکسر گیردار عمود بر هم تحت تحریک پیزوالکتریک

با گسترش روزافزون تکنولوژی در ابعاد میکرو و نانو، استفاده از میکروتیرها و میکروگیرها به منظور وظایفی نظیر برداشتن و جابجا کردن در مقیاس نانو مورد توجه قرار گرفته است.. در این پژوهش به طراحی و تحلیل یک میکروگیره متشکل از دو میکروتیر عمود بر هم معرفی شده است. میکروتیرها دارای یک لایه الاستیک میانی و دو لایه پیزوالکتریکمی‌باشد که یک لایه به عنوان محرک و لایه دیگر به عنوان اندازه‌گیر است. ابتدا معادلات استاتیک سازه میکروتیر مورد توجه قرار گرفته و جابجایی و تغییر شکل میکروگیره با استفاده از روش سینماتیک مستقیم و بدست می‌آید. معادلات بدست آمده با استفاده از روش تحلیلی حل شده و نتایج بدست آمده با نتایج حاصل از شبیه‌سازی با استفاده از ‌‌‌نرم‌افزار تجاری المان محدود مقایسه می‌شود. اختلاف نتایج تحلیلی جابجایی‌ها در جهات مختلف با نتایج متناظر خروجی ‌‌‌نرم‌افزار المان محدود، در حدود 2 درصد است. بنابراین نتایج نشان‌دهنده صحت و کارایی روش پیشنهادی بوده و تحقیق کنونی می‌تواند چهارچوب و شالوده‌ای برای تحلیل سیستم‌های مشابه با هندسه‌ پیچیده‌تر باشد.

design and analysis of a 2 dimensional micro-gripper by using of rotational displacement of clamped perpendicular micro-beams due to piezoelectric actuation

as regards to daily developments in micro/nano technology and very special intricate missions in micro/nano scale, many researches focused on manipulation and movement in correspond scales. micro‌grippers are end effectors of micro/nano manipulation systems which perform some duties such as holding, picking up, moving and cutting. in this research a micro‌gripper has been introduced which consists of two perpendicular micro‌beams. each micro‌beam has an elastic layer and two piezoelectric layer. one of these piezoelectric layers is used for actuation and another one for sense and feedback control. first static equations of micro‌beam presented. kinematics of micro‌gripper including direct and inverse kinematics and static displacement has been presented. eventually micro‌gripper workspace for a micro‌beam’s ultimate displacement has been specified. the results have been verified by fem software. the difference between the analytical results of displacements in different directions with the corresponding results of finite element software output is about 2 percent. therefore, the results indicate the accuracy and efficiency of the proposed method and the current research can be a framework and foundation for the analysis of similar systems with more complex geometry.