粘滑驅動(dòng)是以摩擦理論為基礎的典型驅動(dòng)方式。摩擦力是一種基本的耗散力，存在于所有相對滑動(dòng)的機器和結構中，在以往對粘滑機理的研究?jì)H僅是停留在如何避免其在精密伺服系統中由于摩擦存在而引起的失穩和損耗。由于壓電材料的出現和良好的響應特性，才把粘滑原理應用到驅動(dòng)工作當中。粘滑驅動(dòng)的機理本質(zhì)是利用最大靜摩擦力和滑動(dòng)摩擦力之間的差異控制被驅動(dòng)物體產(chǎn)生位移。

基于壓電陶瓷的粘滑驅動(dòng)方式是利用PZT壓電陶瓷快速形變產(chǎn)生的加速度，即慣性沖擊，使得動(dòng)摩擦力無(wú)法提供運動(dòng)物體的加速度，從而保持在原來(lái)位置，接著(zhù)控制PZT壓電陶瓷以較小的速度返回，從而實(shí)現靜摩擦力帶動(dòng)物體運動(dòng)來(lái)實(shí)現微位移，因此也被稱(chēng)為慣性粘滑驅動(dòng)。

圖1粘滑驅動(dòng)原理

如圖1所示。該原理的工作過(guò)程可以分為三個(gè)階段：初始階段，在沒(méi)有驅動(dòng)電壓信號的情況下，壓電陶瓷和被驅動(dòng)的滑塊保持靜止；第二階段，隨著(zhù)一個(gè)緩慢上升的電信號的到來(lái)，壓電陶瓷和滑塊共同運動(dòng)，即粘滯階段，此時(shí)靜摩擦力作為驅動(dòng)力，二者“粘"在一起運動(dòng)；第三階段，電壓信號急速下降，壓電陶瓷由于其良好的響應特性，立即發(fā)生了快速的收縮，由于慣性力的存在，即摩擦力無(wú)法提供大的加速度動(dòng)力，滑塊不會(huì )及時(shí)隨壓電陶瓷同步運動(dòng)，滑塊與壓電陶瓷產(chǎn)生相對滑動(dòng)，保持原來(lái)位置，即滑動(dòng)階段。重復這個(gè)周期將使滑塊連續向前運動(dòng)，對于反向運動(dòng)，使用反向驅動(dòng)電壓模式即可。

粘滑驅動(dòng)實(shí)質(zhì)上就是以摩擦力為驅動(dòng)源，達到被驅動(dòng)體的微小移動(dòng)。利用粘滑效應的壓電精密運動(dòng)機構，依靠鋸齒形電壓激勵下壓電陶瓷運動(dòng)造成的動(dòng)靜摩擦力之差異致動(dòng)，可以工作在步進(jìn)運動(dòng)和靜態(tài)掃描兩種模式下，且快速運動(dòng)模式下可以忽略壓電陶瓷的非線(xiàn)性影響。粘滑驅動(dòng)原理實(shí)現方便、控制簡(jiǎn)單，具有運動(dòng)范圍大、分辨率高、結構簡(jiǎn)單、易于微小和精確定位等優(yōu)點(diǎn)。結合壓電陶瓷特殊的性能，許多基于該原理的驅動(dòng)器都得以應用。

其中最常見(jiàn)的就是直線(xiàn)運動(dòng)和旋轉運動(dòng)的應用。

一、應用于直線(xiàn)壓電馬達

粘滑式直線(xiàn)壓電馬達一般由軸承軌道、運動(dòng)面（即移動(dòng)部分）、摩擦觸點(diǎn)、一端固定的壓電陶瓷促動(dòng)器組成。壓電陶瓷隨著(zhù)驅動(dòng)電壓升高而伸長(cháng)，由于運動(dòng)面與接觸點(diǎn)的摩擦力，運動(dòng)面會(huì )隨著(zhù)壓電陶瓷一起運動(dòng)。當壓電陶瓷到最大形變量時(shí)，施加快速降低的電壓使壓電陶瓷快速回縮到初始狀態(tài)。由于慣性，運動(dòng)面保持靜止，而壓電陶瓷回復到了初始狀態(tài)，如此往復壓電馬達就可實(shí)現連續的直線(xiàn)運動(dòng)。

芯明天直線(xiàn)壓電馬達采用了壓電式粘滑原理，下面為幾款產(chǎn)品的簡(jiǎn)單參數。

N56系列直線(xiàn)壓電馬達

基本參數

直線(xiàn)行程：10、20或30mm

運動(dòng)速度：5mm/s

承載能力：0.5kg

保持力：4.5N

N31 系列直線(xiàn)壓電馬達

基本參數

直線(xiàn)行程：25、50或100mm

運動(dòng)速度：10mm/s

承載能力：5kg

保持力：40N

分辨率：<0.1nm

可選光柵傳感器閉環(huán)

二、應用于壓電螺釘（旋轉） 

壓電粘滑驅動(dòng)電機也可以通過(guò)配置產(chǎn)生旋轉運動(dòng)。雖然壓電粘滑驅動(dòng)電機不能直接產(chǎn)生旋轉運動(dòng)，但它可以通過(guò)驅動(dòng)非常精細的螺距螺釘產(chǎn)生旋轉。在這種設計中，壓電陶瓷執行器兩端的鉗口與螺釘接觸，在兩側夾住螺桿，相距180°嚙合。當壓電陶瓷執行器快速膨脹和收縮時(shí)，鉗口就會(huì )轉動(dòng)螺釘，從而實(shí)現旋轉運動(dòng)。

圖3 壓電螺釘原理

芯明天直線(xiàn)壓電螺釘采用了該原理，基本參數如下。

N81系列壓電螺釘

基本參數

直線(xiàn)行程：8、13或26mm

運動(dòng)速度：3mm/min

直線(xiàn)運動(dòng)負載力：30N

直線(xiàn)最小步長(cháng)：<20nm

T25N81K8壓電鏡片調節架

T25N81K8壓電鏡片調節架是基于兩支直線(xiàn)壓電螺釘的驅動(dòng)，兩軸間有共同的軸心點(diǎn)。

基本參數

調節范圍：±5°

調節自由度：θx、θy

卡裝直徑：25.4mm

靈敏度：0.7μrad