侵入式脑机接口在残障交流、中风复建、外骨骼机械等方面具有重大应用,受到研究学者广泛关注,但通常采用电机和丝杠等设备定位,并且需要外部传感器作为位置反馈,限制了微电极的植入精度和操作简便性。压电步进驱动器具有大工作行程、高定位精度、可开环操作等优良特性,将其应用于脑机接口,是改善上述传统微电极植入问题的最好选择之一,但其控制信号系统的复杂度较高,集成度较低。为了解决上述问题,提出了压电步进驱动器自驱动自适应方案,在系统内部通过凸轮机构机械触发激励信号并同步调节控制信号适应直流电机状态变化,实现驱动器的自驱动与控制信号的自适应,设计了直接箝位与间接箝位的驱动器,主要研究工作如下:1.自驱动自适应压电步进驱动器设计方法提出了基于凸轮机构的自驱动自适应方案,详细阐述了驱动器的自驱动与控制信号的自适应过程。基于自驱动自适应方案,提出了压电步进驱动器的直接箝位和间接箝位方案,测试并确立了合适的推杆运动规律。详细分析了凸轮相位差对驱动器运动模式的影响。2.直接箝位式自驱动自适应压电步进驱动器设计与试验设计并制作了直接箝位式驱动器样机,进行了样机的性能试验与动力学仿真研究。试验结果表明,该驱动器可采用干电池进行供电,实现稳定的步距位移输出,最大输出力可达30 m N,最小步距为0.7μm,验证了自驱动自适应工作方案的可行性。3.间接箝位式自驱动自适应压电步进驱动器设计与试验基于磁流变弹性体设计制作了间接箝位式驱动器样机,进行了理论仿真与性能试验。试验结果表明,驱动器可实现双向运动,最大速度可达1250.4μm/s,最大输出力可达420 m N,正向/反向的最小步距为0.5837/0.5912μm,相应的重复性为0.0465/0.0469μm,验证了磁流变弹性体摩擦调控的可行性。4.压电步进驱动器在脑机接口中的应用根据侵入式脑机接口的应用需求,搭建了间接箝位式压电步进驱动器的微电极模拟植入系统,采用0.6%的琼脂糖胶模拟猪脑,测试了尖端直径为50μm的微电极植入性能。试验结果表明,植入精度可达0.97μm,重复性为0.16μm,并可以实现多阶段微电极植入,平均误差率为1%,具有较高的运动稳定性。