压电驱动器具有输出精度高、响应快速、输出力大、易结构小型化等优势,在航空航天、集成电路、生物细胞工程、光学工程、微/纳技术、精密/超精密加工等领域有着重要应用。其中,摩擦惯性压电驱动器包括惯性冲击式和惯性粘滑式压电驱动器,具有机械结构简单、分辨率高、控制方便等优势,但也具有不可忽视的不足:惯性冲击式压电驱动器的冲击位移降低了其负载能力与稳定性,惯性粘滑式压电驱动器的回退现象限制了其输出速度和定位精度。因此,在实际应用中二者只能在各自的领域工作;此外,受限于自身的驱动原理和机械结构,二者的工作模式和位移输出曲线形式单一,这降低了驱动器的环境适应性,限制了驱动器的输出性能和应用领域。针对上述问题,本文基于复合驱动的思想,设计提出了一款多模式摩擦惯性压电驱动器。该驱动器能实现三种驱动模式:惯性粘滑模式、惯性冲击模式和复合驱动模式,提高了环境适用性。其中,复合驱动模式复合了惯性粘滑和惯性冲击的输出,达到了提高输出性能的目的。论文的主要工作如下:首先,设计了多模式驱动器的机械结构,并详细分析了三种驱动模式的实现方法和工作原理。采用柔度矩阵法（MCM）和响应曲面优化分析（RSO）工具,对集成式柔顺机构的杠杆放大柔顺机构和蝶形放大柔顺机构进行了理论计算和分析,实现了对结构参数的分析与优选。通过对比理论计算与试验的获取的输出放大比,验证了理论计算和分析的准确性。进一步,对集成式柔顺机构进行了静力学分析和模态分析,验证了集成式柔顺机构设计的合理性和安全性。其次,加工了多模式驱动器的样机,并搭建试验系统测试其输出性能。通过试验,优选了惯性质量和初始预紧位移,分别为750 g和50μm。随后,详细测试分析了驱动器的输出性能。结果表明:复合驱动模式的输出等于惯性冲击模式与惯性粘滑模式两种单一模式下输出的合成;惯性冲击模式在250 Hz下达到了速度的最大值5056.45μm/s,惯性粘滑模式在450 Hz下达到了速度的最大值10805.70μm/s,复合驱动模式在频率为250 Hz时达到了速度的最大值10036.72μm/s。多模式驱动器的最大水平负载为220 g,且能承载较大范围的垂直负载。惯性冲击模式最高分辨率为93 nm;惯性粘滑模式最高分辨率为47 nm;复合驱动模式最高分辨率为63 nm。惯性冲击模式的稳定性最低,惯性粘滑模式和复合驱动模式的稳定性接近。复合驱动模式复合了惯性冲击与惯性粘滑,极大地提高了驱动器的输出性能。随后,对两路信号输入的复合驱动模式下的平滑运动进行了原理分析与试验研究。试验结果显示:在空载下,正、反向线性平滑运动的拟合优度R~2为0.99997和0.99987;在1 N负载下,正、反向线性平滑运动的拟合优度R~2为0.99981和0.99970。证明了用冲击位移弥补回退位移是一种有效实现线性平滑运动的方法。在上述研究基础上,开展了多模式驱动器在划痕测试中的典型应用。利用Lab View编写控制程序驱动多模式驱动器完成划痕测试,观察残余划痕形貌。试验结果表明:在三种工作模式下均能形成有效的划痕,划痕质量从高到低依次为两路信号输入的复合驱动模式、惯性粘滑模式、一路信号输入的复合驱动模式、惯性冲击模式,证明了多模式驱动器的应用潜力。本文提出的多模式驱动器不进提升了摩擦惯性压电驱动器对应用场景的适应性,而且显著提升了其输出性能,尤其是在两路信号输入的复合驱动模式具有输出性能可调控性,实现了线性平滑运动。研究工作在提高驱动器的输出性能和拓展驱动器的应用领域方面具有重要指导意义。