具有力感知功能的四臂式MEMS微夹持器研制

作     者：孙立宁 陈涛 邵兵 李昕欣 SUN Li-ning;CHEN Tao;SHAO Bing;LI Xin-xin

作者机构：哈尔滨工业大学机器人研究所 中国科学院上海微系统与信息技术研究所传感技术国家重点联合实验室 

出 版 物：《光学精密工程》 (Optics and Precision Engineering)

年 卷 期：2009年第17卷第8期

页      面：1878-1883页

核心收录：

学科分类：08[工学] 080401[工学-精密仪器及机械] 0804[工学-仪器科学与技术] 081102[工学-检测技术与自动化装置] 0811[工学-控制科学与工程] 

基　　金：国家863高技术研究发展计划资助项目(No.2006AA04Z256) 国家自然科学基金资助项目(No.50805040) 

主　　题：微机电系统 MEMS微夹持器 侧面压阻 微操作 

摘      要：为使夹持器小型集成化且夹持力可控,采用体硅加工技术研制了一种基于单晶硅的、具有微力检测功能的新型四臂式MEMS微夹持器。以压阻检测技术为基础,利用MEMS侧面压阻刻蚀工艺将力传感器集成在微夹持器的夹持臂末端,实现夹持力的微力检测。采用有限元软件分析,微夹持器机构和传感器弹性体,并通过S型柔性梁结构的设计将梳齿驱动的直线运动转化为夹持臂末段的转动,然后结合四臂式的末段结构,有效地扩展夹持器的夹持范围。利用硅玻璃键合技术实现夹持臂的电隔离,通过施加80V电压,夹持臂的单臂运动范围为25μm,夹持器的夹持范围为30～130μm。实验标定出传感器的最大量程在1mN以上,分辨率为3μN,可以实现夹持力的有效反馈。