Mechanisms for micro- and nano-systems

• Autorzy: Uhl T. , Mańka M. , Prusak D.

Warianty tytułu

PL

Mechanizmy w mikro- i nanoukładach

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

In the paper designing, structures and applications of micro- and nano- systems are presented. After short introduction in fields of applications where presented systems are used authors discusses problems concerning motors and joints in MEMS. The most popular joint used in micro-system are based on flexures joints, which structure and examples are presented. Next two examples of micro-systems designed and built in Department of Robotics and Mechatronics, AGH University of Science and Technology, Kraków are presented.

PL

W artykule zostały przedstawione zagadnienia związane z projektowaniem, budową oraz zastosowaniem mikro- i nanomechanizmów. Po krótkim przedstawieniu dziedzin, w których układy tego typu znajdują zastosowanie, oraz omówieniu zagadnień związanych ze stosowanymi napędami przedstawione zostały złącza stosowane w mikroukładach. Najpowszechniej stosowanym typem złącz w mikroukładach są elastyczne przeguby złączowe (tzw: flexures), których budowa oraz przykłady zostały dokładnie omówione w artykule. Przedstawiono również przykłady mikromechanizmów opracowanych w Katedrze Robotyki i Mechatroniki, AGH w Krakowie. Działanie opracowanych mechanizmów zostało najpierw sprawdzone z użyciem metod symulacyjnych a następnie badań doświadczalnych, do których wykorzystano bezstykowe metody pomiarowe. Wyniki badań przedstawiono i skomentowano w artykule.

Słowa kluczowe

EN

microrobotics; flexures; piezomotors

PL

mikrorobotyka; elastyczne przeguby złączowe (flexures); piezonapędy

• Wydawca: AGH University of Science and Technology Press
• Czasopismo: Mechanics / AGH University of Science and Technology
• Rocznik: 2008
• Tom: Vol. 27, no. 2
• Strony: 76--83
• Opis fizyczny: Bibliogr. 27 poz., rys., wykr.

Twórcy

autor

Uhl T.

autor

Mańka M.

autor

Prusak D.

• AGH University of Science and Technology, Kraków,

Bibliografia

• Cugat O., Delamare J., Reyne G. 2003: Magnetic micro-actuators and systems. IEEE Trans. Magnet, vol. 39 (6), pp. 3607–3612.
• Culpepper M.L., Chen S.C. 2004: Modeling and design of a digitally actuated compliant mechanism for Cartesian micro/nano-manipulators. Journal of Precision Engineering, vol. 12, pp. 240–264.
• Dario P., Carrozza M.C., Benvenutto A., Menciassi A. 2000: Micro-systems in Biomedical Applications. J. Micromechanics and Microengineering, 10, pp. 235–244.
• Fatikow S., Rembold U. 1997: Microsystem Technology and Microrobotics. Springer.
• Furukawa E., Mizuno M. 1990: Displacement amplification and reduction by means of linkage. Bull. Japan Soc. Prec. Eng., 24 (4), pp. 285–290.
• Gianchandani Y.B., Tabata O., Zappe H. 2008.: Comprehensive Microsystems. Elsevier, vol. 3, pp. 1–65.
• Gianchandani Y.B., Tabata O., Zappe H. 2008: Comprehensive Microsystems. Elsevier, vol. 1.
• Golda D., Culpepper M.L. 2004: Small scale Micro/Nano Manipulators in precision alignment and positioning. Proc. of American Society of Precise Engineering, Orlando, FL., pp. 297–299.
• Guckel H., Fisher K., Stiers E. 1998: Closed Loop Controlled, Large throw, Magnetic Linear Actuator with 100 _m structural height. Proc. IEEE Micro Electro Mech. Syst., pp. 414–418.
• Hale L.C. 1999: Principles and techniques for designing precision machines. University of California Press.
• Henneke E.G. II, Reifsnider K.L., Stinchcomb W.W. 1979: Thermography, An NDT Method for Damage Detection. J. Metals, pp. 87–94.
• Hubbard N.B., Culepepper M.L., Howell L.L. 2006: Actuators for Micropositioners and nanopositioners. Applied Mechanics Reviews, Nov. vol. 59, pp. 324–334.
• Huh J.S., Kim K.H., Kang D.W., Gweon D.G., Kwak B.M. 2006: Performance evaluation of precision nanopositioning devices caused by uncertainties due to tolerances using function approximation moment method. Rev. Sci. Instrum., 77, 015103.
• Lee C.W., Kim S.W. 1997: An ultra-precision Stage for Alignment of wafers in advanced Microlithography. Precision Engineering, vol. 21, issue 2–3, pp. 906–912.
• Lobontiu N. 2003: Compliant Mechanisms design of flexure hinges, CRC Press, Boca Raton.
• Nash S.K. Zhoung Z.W. 2007: A microgripper using piezoelectric actuation for microobject manipulation. Sensors and Actuators A: Physical, vol. 133, issue 1, pp. 218–224.
• Paros J.M., Weisbord L. 1965: How to design flexure hings, machine Design. November, pp. 151–170.
• Prusak D., Uhl T., Petko M. 2006a: Mikrorobotyka – nowy kierunek rozwoju robotyki. PAK 5’, pp. 5–8.
• Prusak D., Uhl T., Petko M. 2006b: Parallel Microrobots – concept and prototyping. 12th IEEE International Conference on Methods and Models in Automation and Robotic MMAR 2006. Międzyzdroje 28–31 sierpień.
• Shih C.J., Lin C.F. 2006: A two-stage topological optimum design for monolithic compliant microgripper integrated with flexure hinges. Journal of Physics: Conference Series 34, pp. 321–342.
• Smith S.T., Chetwynd D.G. 1991: Foundation of Ultraprecision mechanism design. Gordon and Breach, New York.
• Smith S.T. 2000: Flexure, Elements of Elastic Mechanism. CRC Press, Boca Raton.
• Snyder J.J. 1993: Accurate, inexpensive, thermal expansion microtranslator. Rev. Sci. Instrum., 64 (5), pp. 1351–1354.
• Sun Y., Piyabongkarn D., Sezen A., Nelson B.J., Rajamani R. 2002: A high – aspect – Ratio two-axis electrostatic microactuator with extended travel range. Sensor and Actuators A, A102, 1–2, pp. 49–60.
• Thielicke E., Obermeier E. 2000: Microactuators and their technologies. Mechatronics, vol. 10, p. 431–455.
• Toshiyoshi H., Mite M., Fujita H. 2002: A MEMS piggyback actuator for hard disc drive. J. Microelectromechanical Systems, vol. 11, issue 6, pp. 648–54.
• Yang R., Jouanech M., Schweitzer R. 1996: Design and characterization of a Low- Profile Micropositioning stage. Precision Engineering, vol. 18, issue 1, pp. 20–29.