ШАГАЮЩИЙ РОБОТ-НАНОПОЗИЦИОНЕР И СПОСОБ ПЕРЕДВИЖЕНИЯ

1. Шагающий робот-нанопозиционер, включающий перемещаемую платформу, три опоры и несущую поверхность, отличающийся тем, что конструктивные элементы позиционера изготовлены из материалов с малыми коэффициентами теплового расширения, число опор увеличено, опоры снабжены собственными X, Y, Z-движителями; на свободном конце каждой опоры имеется миниатюрный выступ определенной формы (пирамиды, тетраэдра, конуса, полусферы, параболоида вращения и т.п.) и размеров, изготовленный из твердого материала, через который осуществляется контакт с несущей поверхностью; в опоры встроены системы, измеряющие рельеф несущей поверхности в месте предполагаемой установки опоры; имеется компьютер, распознающий и анализирующий измеренный рельеф несущей поверхности и вырабатывающий соответствующие команды управления X, Y, Z-движителям опор.
2. Позиционер по п.1, отличающийся тем, что несущая поверхность содержит изготовленные заранее ямки, соответствующие по форме и размерам выступу опоры, либо ямки, глубина которых такова, что установленный в такую ямку кончик выступа опоры не касается дна ямки.
3. Позиционер по п.1, отличающийся тем, что выступ опоры и несущая поверхность изготовлены из проводящего электрический ток материала либо имеют проводящее электрический ток покрытие.
4. Позиционер по п.1, отличающийся тем, что в опору встроена упругая микроконсоль с зондом, которая может быть снабжена средствами, обеспечивающими ее управляемый изгиб.
5. Позиционер по п.1, отличающийся тем, что в опору встроен датчик нагрузки на опору.
6. Позиционер по п.1, отличающийся тем, что движитель состоит из двух одинаковых движителей, включенных встречно.
7. Позиционер по п.1, отличающийся тем, что содержит узел смещения в пространстве центра тяжести.
8. Позиционер по п.1, отличающийся тем, что основа несущей поверхности изготовлена из материала, коэффициент теплового расширения которого равен или близок коэффициенту теплового расширения позиционера.
9. Позиционер по п.1, отличающийся тем, что опоры разделены на две группы, перемещение которых относительно друг друга производится посредством общих для обоих групп X, Y, Z-движителей.
10. Позиционер по п.1, отличающийся тем, что опоры разделены на две группы, между которыми установлен компенсирующий термодеформацию элемент, изготовленный из материала с отрицательным коэффициентом теплового расширения.
11. Позиционер по пп.1 или 4, или 5, или 6, или 7, или 9, или 10, отличающийся тем, что шагающий позиционер установлен своими опорами на поверхность образца.
12. Позиционер по пп.1 или 2, или 3, или 4, или 5, или 6, или 8, или 9, или 10, отличающийся тем, что в рабочем положении устройство располагается опорами вверх, а сверху на свободные концы опор установлена перемещаемая платформа, нижняя сторона которой является несущей поверхностью, или непосредственно перемещаемый образец.
13. Способ передвижения шагающего робота-нанопозиционера, при котором производится поочередное перемещение опор по несущей поверхности, отличающийся тем, что передвигаемую опору полностью отрывают от несущей поверхности и переносят в новое место несущей поверхности без какого-либо контакта с последней; после чего в окрестности предполагаемого места установки опоры производят сканирование рельефа несущей поверхности; затем выполняют распознавание особенностей полученного рельефа и выбирают среди распознанных на поверхности углублений такое углубление, форма и размеры которого в наибольшей степени совпадают с формой и размерами выступа на кончике опоры; после этого совмещают латеральную позицию выступа с латеральной позицией выбранного углубления и опускают опору на несущую поверхность; описанную последовательность действий повторяют для остальных опор, после чего перемещаемую платформу передвигают в новую позицию; в случае отсутствия на несущей поверхности в окрестности предполагаемого места установки опоры среди распознанных особенностей рельефа углубления подходящей формы и размеров место установки смещают и/или увеличивают окрестность сканирования, после чего заново выполняют сканирование окрестности, ее распознавание и анализ; в моменты простоя позиционера периодически производят переустановку или смену опор.
14. Способ передвижения по п.13, отличающийся тем, что при перемещении опор посредством специального узла смещают в пространстве центр тяжести позиционера так, чтобы обеспечить устойчивость позиционера.
15. Способ передвижения по п.13, отличающийся тем. что одновременно с установкой опоры на несущую поверхность производят снятие соответствующей опоры с несущей поверхности.
16. Способ передвижения по п.13, отличающийся тем, что шагание производят путем попеременной установки одной группы из трех опор вместо другой группы из трех опор, используя общие для обоих групп X, Y, Z-движители.
17. Способ передвижения по п.13, отличающийся тем, что наблюдают за реакцией следящей системы сканирующего зондового микроскопа, и в зависимости от величины и направления смещения производимого устанавливаемой или снимаемой опорами так управляют процессом передачи контакта, что сводят к нулю паразитное смещение шагающего позиционера в вертикальной плоскости.
18. Способ передвижения по п.13, отличающийся тем, что, наблюдая за увеличением тока, протекающего между устанавливаемой опорой и несущей поверхностью, и уменьшением тока, протекающего между снимаемой опорой и несущей поверхностью, так управляют процессом передачи контакта, что минимизируют паразитное смещение шагающего позиционера в вертикальной плоскости.
19. Способ передвижения по п.13, отличающийся тем, что, наблюдая за увеличением изгиба упругой микроконсоли устанавливаемой опоры и уменьшением изгиба упругой микроконсоли снимаемой опоры, так управляют процессом передачи контакта, что минимизируют паразитное смещение шагающего позиционера в вертикальной плоскости.
20. Способ передвижения по п.13, отличающийся тем, что, наблюдая по датчику нагрузки устанавливаемой опоры за увеличением нагрузки на устанавливаемую опоры и по датчику нагрузки снимаемой опоры за уменьшением нагрузки на снимаемую опору, так управляют процессом передачи контакта, что сводят к нулю паразитное смещение шагающего позиционера в вертикальной плоскости.
21. Способ передвижения по п.13, отличающийся тем, что, используя информацию от встроенных в опоры датчиков нагрузки, одновременно устанавливают на несущую поверхность более трех опор.
22. Способ передвижения по п.13, отличающийся тем, что, выполняя в моменты простоя позиционера слежение каждой свободной опорой за выбранной особенностью поверхности, определяют вызванное дрейфом смещение этой особенности, после чего смещают соответствующую установленную опору на величину обнаруженного смещения.
23. Способ передвижения по п.13, отличающийся тем, что, подавая команды перемещения на X, Y-движители установленной опоры, добиваются такого изгиба и закрученности ее микроконсоли, которые были зафиксированы измерительными системами сразу после установки данной опоры на несущую поверхность.
24. Способ передвижения по п.13, отличающийся тем, что, передавая в сканирующий зондовый микроскоп информацию об обнаруженном дрейфе шагающего позиционера, производят коррекцию искаженных дрейфом изображений исследуемой поверхности.
25. Способ передвижения по п.13, отличающийся тем, что при многократном проведении в разных точках образца измерительных и/или технологических операций во время первого прохода запоминают информацию, характеризующую несущую поверхность вдоль трассы движения, после чего воспроизводят проложенный маршрут нужное число раз.