● 摘要
针对MEMS光开关装配过程中由于缺少有效的平面和离面装配误差的补偿方法，导致光纤插入时接触力过高，造成器件损坏和光路准直缺陷等问题，提出了一种具有全方位容错功能的新型微装配系统，实现了对装配过程中所有可能的装配误差的有效补偿。本文章提出了一种基于柔性机构的微夹钳装置，用于光纤装配过程中的精密对准和误差补偿操作。
本微夹钳的特色在于具有搓动微操作功能且夹持力可控，可以仅通过微夹钳的搓动来完成光纤的相位对准并成功装配于光开关中。这一设计理念是仿照于人手的操作。就像人的两个手指一样，微夹钳的两个末端可以轻松夹持光纤，并通过上下搓动而实现光纤围绕自身的转动。此外，我们还添加了基于应变片的力传感器来控制夹持的大小以防止夹坏易碎的光纤，及电容传感器来精确测量控制运动中的定位。
本研究的目的是建立一套应用于光纤装配的微夹钳装置的设计及控制方法。在此篇文章中，先是对此微夹钳的应用背景进行了详细的介绍。接着，针对于我们项目的应用要求，对此微夹钳装置的提出了相应的设计指标。然后，根据此指标完成了具体的机械机构设计。此项设计主要基于柔性机构及伪刚体模型的设计方法，在机构尺寸、放大比率、机构刚度及固有机械频率上都进行了详细的理论分析。
此外，文章借助大量的仿真来优化结构的设计，并通过后期的实验来测试机构的实际性能。文章的主要意义是通过对微夹钳的关键技术的研究，完善微夹钳应用于微装配领域的理论，为实现 MEMS 光开关装配的自动化与批量化打下了良好的基础，并推动其它相关学科的研究和发展。