微納米操作系統/機器人一般又可稱為納米操作手、納米機械手、納米操縱器等，它的特點是對微小尺寸的對象進行微納米級運動控制操作和處理。在當前科技快速發展的當下，具有非常廣泛的應用場景，如微系統（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。

微納米操作系統/機器人要求非常高的運動控制精度，通常由顯微視覺、驅動、傳感和控制等組成，各部分間閉環回路配合，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/機器人具有非常多的種類，例如基于光學顯微鏡的微納操作系統、SEM基于掃描電子顯微鏡的微納操作系統，以及SPM基于掃描探針顯微鏡的微納操作系統，還有更多其他類型的微納操作系統。微納米操作系統/機器人也通常采用顯微鏡對操作過程進行觀察和實況了解。

維納操作器

在微納米操作系統/機器人中，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/機器人中進行指定動作的執行器，這個執行器需要提供微納米級的運動精度。

一提到微納米級運動控制精度的執行器，芯明天壓電納米運動與控制系統產品自然是該微納執行器的主要選擇。

芯明天壓電納米運動與控制系統以精度高、響應速度快著稱，在各種微納米級操作系統中得到非常廣泛的應用，在現代科學技術領域也具有廣闊的應用前景。

芯明天六自由度并聯機構用于樣品姿態控制

在微納米操作系統/機器人中，經常需要改變對象、樣品等的位姿，包括運動范圍、運動精度以及運動的直線距離、角度范圍等的調整，并且這些調整的運動精度是非常高的，直線型調節需達到納米級精度，而角度運動通常達到微弧度甚至納弧度的精度。

針對這種應用需求，芯明天研發設計生產了H60六自由度并聯機構運動平臺。該并聯機構運動平臺是通過六支壓電促動器進行并聯驅動的，每支壓電促動器的運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）該六自由度并聯機構的運動范圍、運動精度、承載能力等性能。

通過六支壓電促動器的并聯配合，可將安裝至上表面的對象或樣品進行任意姿態的調節。

H60六自由度并聯機構運動平臺的實測參數如下。

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芯明天壓電馬達及壓電納米定位臺應用于光纖對接

行業人士對光纖對接都非常了解，光纖對接的準確度、精度都會對最終光的傳輸產生非常重要的影響。光纖對接是光纖傳感、光纖通訊等應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，因此將兩條光纖進行對準的操作就需要非常高的精度，一般達微納米量級。通過人員手動操作時，會要求非常有經驗的人員，且非常耗時。而采用微納米操作系統機器人，不僅可保證精度，且可大幅縮短對接時間，提高了生產效率，同時保持質量。

芯明天三維壓電馬達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機器人提供光纖的粗精調對準，粗調行程在100mm范圍內自由選擇，精調行程在幾百微米范圍內可選，且精度參數可選。

XYZ三維粗調，毫米行程 XYZ三維精調，微米行程

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芯明天壓電螺釘直線促動器應用于探針控制、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前進。該驅動的步進都是通過高精度壓電陶瓷驅動，可保證每一步進的納米級精度。壓電螺釘不僅具有高精度，它的行程也很大，可達26mm甚至以上。它可在納米操作應用中進行大行程、高精度的探針或機械臂調節。并且，可利用多個壓電螺釘配合組成結構，形成6維甚至更多維度的探針或機械臂進行納米運動調節。

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在真空等特殊腔體內，納米運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，兼容真空環境，完成在真空腔內的單軸或多軸探針、操作手及機械臂的納米操作。

芯明天壓電納米定位臺/壓電鉗應用于微夾持

微納米操作系統機器人一般在高倍率、高分辨率的監視裝置下操作，視野范圍非常小。在這么小的視野范圍內進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）進行把持，但脫離操作較難。因此微納米操作夾鉗成為優選。

芯明天壓電鉗/線夾是對微米級引線進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、銀線等進行夾持與放開動作，非常適用于自動化集成電路生產設備等。

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，兩者間經過合適的適配連接，使得壓電納米定位臺本身的納米級運動轉為對探針的納米級運動控制，從而獲得高分辨率的運動能力。

芯明天可為您定制設計納米操作的解決方案。

芯明天壓電物鏡定位器應用于視覺Z向聚焦、光鑷

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

光學的Z向納米級聚焦、精調，可通過芯明天壓電物鏡定位器進行調節，調節分辨率可達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：

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而對光的平面二維調節，可采用芯明天二維或三維壓電掃描臺，它具有中心通孔設計，適用于透射光應用，可帶載光源或光學元件進行多維納米運動，完成光目標位置的調節。

芯明天直線壓電促動器應用于破膜儀、細胞穿透

對薄膜進行穿透或對細胞進行藥物注射時，若操作不夠精細，很容易對薄膜或細胞造成損壞。因此，通常采用高運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，從而保證實驗的準確和順利進行。

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。

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結語

芯明天壓電納米運動與控制產品在微納米操作系統中的應用，遠不止以上這些，會隨著應用環境的不同而發生復雜及多樣的變化。不同的應用環境下，對微納操作的要求也是不同的，因此，微納操作系統的種類也是非常多樣的。為了找到完全匹配應用中需要的微納操作器的參數及結構要求，定制化選擇是理想的。

芯明天具有近二十年的定制設計經驗，期待與您的溝通交流。

審核編輯 黃昊宇