بررسی اثر کوپلینگ متقابل در پایه‌های موقعیت‌دهی نانو دارای مفصل خمشی با عملگر پیزوالکتریک

پایه‌های موقعیت‌دهی نانو با سینماتیک موازی و دارای محرک پیزوالکتریک، به طور گسترده در ابزار‌های دقیق اندازه‌گیری، همچون میکروسکوپ پراب پویشی مورد استفاده قرار ‌می گیرند. یکی از عمده‌ترین نقص‌های این وسایل، حرکت کوپل شده بین محور‌های مختلف آن هاست، به این معنا که حرکت محور در یک جهت، در تداخل با حرکت محورهای دیگر قرار می گیرد و منجر به آشفتگی‌های نامطلوب می‌شود. در این پژوهش بررسی دینامیکی این سیستم به صورت تحلیلی، تجربی و آنالیز المان محدود به منظور بررسی علل عمده اثرات متقابل کوپلینگ مکانیکی، انجام شده است. تحلیل ها برای یک مدل سه بعدی انجام شده که شامل یک قسمت الاستیک متحرک در مرکز می باشد و توسط چهار مفصل به یک چارچوب ثابت متصل است.عملگرهای پیزوالکتریک مدل شده، به صورت استوانه‌ ای بین قسمت متحرک مرکزی و چارچوب ثابت جاسازی شده‌اند. شبیه سازی توسط نرم افزار آباکوس، برای دو ضریب اصطکاک مختلف و همچنین حالت-هایی که تغییر در ماده چارچوب، ماده عملگر و هندسه پایه ایجاد شود، انجام گرفته است. در این شبیه سازی مشاهده شد که اصلی ترین دلیل در نسبت کوپلینگ، چرخش پیزوالکتریک ها به علت اصطکاک بین پیزوالکتریک ها و تغییر در هندسه چارچوب است.