我先联网检索 SMARPOD 六轴纳米定位系统的官方参数与选型资料。
官方型号页信息很完整，我再补齐中尺寸 110.45 与可换驱动单元机型的参数。
中尺寸型号的 Z 向行程还没抓到，我补一次核对，避免参数表留空。
官方型号页、负载应用说明与第三方规格页都已交叉核对，以下是成稿。
SMARPOD 是德国 SmarAct 的类六足并联定位系统，六个自由度、闭环控制、全系标称 1 nm 最小增量，标准机型从底板 Ø70 mm、200 g 的 70.42，一路到 Ø225 mm、2060 g 的 225.75，行程最大的 P-CLL-CLS 在 X 向能到 330 mm。它的机械结构不是传统六足那套伸缩腿，而是三个塔架：每个塔由两个主动直线轴（径向和切向各一）加一条被动导轨组成，通过关节连到顶板，顶板靠六条轴的同步运动完成 X、Y、Z、Θx、Θy、Θz 六个自由度。这样做的直接好处是刚度高、无累积误差、结构紧凑；代价是行程小、工作空间不是规整的长方体，而且负载能力会随重心高度和安装倾角明显变化。选型时最容易踩的坑是把 “1 nm 最小增量” 当成 “1 nm 精度”—— 官方给的单向重复性是 ±50 nm（MCS2 控制器、顶板上方约 20 mm 处、全行程、单自由度测量），两者差了两个数量级，这一点必须先分清，否则后面的参数对比全是无效比较。
一、三个塔怎么撑起六个自由度
| 结构件 | 数量 | 作用 |
|---|---|---|
| 塔架（tower） | 3 | 每个塔由 1 个径向主动轴 + 1 个切向主动轴 + 1 条被动导轨构成 |
| 主动直线轴（SMARSLIDE） | 6 | 压电粘滑（slip-stick）驱动，闭环配 SC 型传感器 |
| 被动导轨 | 3 | 约束第三个方向，不参与驱动 |
| 关节 | 3 组 | 把塔架与顶板连接，传递六自由度运动 |
| 顶板 / 底板 | 各 1 | 圆形底板与顶板均开有通孔，可从下方接线或做光路访问 |
这套并联布局让刚度天然高于串联多轴系统：串联结构每一级的误差和柔性会逐级叠加，并联结构则是六条腿共同承力，力和误差都被分摊。SmarAct 的说法是 “无间隙机械设计使运动性能达到其单轴定位器同一量级”，也就是把单轴的干净手感保留到了六轴上。
二、1 nm 到底是什么，先分清四个概念
| 术语 | 定义 | SMARPOD 的数值 | 选型时怎么用 |
|---|---|---|---|
| 最小增量（Smallest Increment） | 闭环状态下能指令出的最小步进 | 线性 1 nm；旋转 3 µ°（≈0.0108″） | 说明 “这台机器能走多细”，是能力上限 |
| 单向重复性（Uni-directional Repeatability） | 同方向反复回到同一位置的离散度 | ±50 nm（MCS2） | 这才是 “能不能稳定回到原位” 的答案 |
| 分辨率（Resolution） | 传感器可分辨的最小变化 | 1 nm 量级 | 与最小增量同量级，仍属 “分辨” 而非 “准确” |
| 定位精度 / 准确度 | 指令位置与真实位置的偏差 | 官方页面未单列，靠实测或标定 | 有绝对定位需求的，必须单独做校准 |
把这四个概念混在一起，就会出现 “标称 1 nm，实际做不到” 的落差。换算一下：1 nm 是 0.001 µm，±50 nm 是 ±0.05 µm—— 后者是前者的 50 倍。工程上真正写进验收指标的，应该是 ±50 nm 这一档，而不是 1 nm。
三、标准机型横向对比
| 型号 | 底板 | 平台高度 | 重量 | 行程 X / Y / Z | 转角 Θx / Θy / Θz | 法向 / 水平负载 | 最小增量 | 单向重复性 |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 70.42 | Ø70 mm | 42 mm | 200 g | 11 / 11 / 6 mm | 22 / 23 / 31° | 5 N / 2.5 N | 1 nm；3 µ° | ±50 nm |
| 110.45 | Ø110 mm | 45 mm | 410 g | 20 / 20 / 11 mm | 23 / 26 / 38° | 5 N / 2.5 N | 1 nm；3 µ° | ±50 nm |
| CLS-32（可换驱动单元） | Ø123.7 mm | 53 mm | 520 g | 20 / 20 / 11 mm | 22 / 25 / 38° | 5 N / 2.5 N | 1 nm；3 µ° | ±50 nm |
| 225.75 | Ø225 mm | 75 mm | 2060 g | 42 / 42 / 24 mm | 24 / 27 / 41° | 5 N / 2.5 N | 1 nm；3 µ° | ±50 nm |
| 225.75 High-Load | Ø225 mm | 75 mm | 2060 g | 42 / 42 / 7 mm | 7 / 8 / 41° | 40 N / 2.5 N | 1 nm；3 µ° | ±50 nm |
| P-SLC-17 | 110 × 70 mm | 67.4 mm | 680 g | 50 / 30 / 10 mm | 25 / 22 / 16° | 5 N / 2.5 N | 1 nm；3 µ° | ±50 nm |
| P-SLC-24 | 195 × 91 mm | 81 mm | 1890 g | 102 / 62 / 17 mm | 33 / 33 / 36° | 5 N / 2.5 N | 1 nm；3 µ° | ±50 nm |
| P-CLL-CLS | 三组 CLL 滑块 | — | — | X 向 330 mm | — | — | 1 nm | ±50 nm |
两处细节必须自己核对：225.75 High-Load 的产品正文写 X、Y 行程 21 mm，规格表写 42 mm，同一页面上两个数字不一致；所有机型的转角行程都是 “以顶板表面为旋转支点” 给出的，换个支点或换姿态，数值和整体包络都会变。这两项在下单前都要拿规格书和 CAD 复核，不能照抄网页。
四、负载不能只看 5 N：三个隐藏变量
官方给 5 N 法向、2.5 N 水平，这是 “标称”，不是 “随便怎么装都能到”。SmarAct 的负载能力应用说明把影响因子摊开讲了：
- 负载质量与重心高度。同样 500 g，压在机械接口高度（0 cm）和抬到 5 cm 高度，可支持的质量完全不同，重心越高，倾覆力矩越大。
- 安装倾角。标准系统是按水平工况标定的（正装或倒装都算水平），整机倾斜超过 1° 就要重新算；文档里给的例子是绕 Y 轴倾斜 20°、负载在 5 cm 高度时，原本 500 g 的负载已经不再被支持。
- 动态与准静态。数据表里的负载值是准静态条件下的结论，做高加速度运动时要降速，否则惯性力会把有效负载吃掉。
所以选型表里那列 “5 N” 只能当起点：真正要算的是 “我的负载质量 + 夹具质量 + 重心高度 + 安装姿态” 这套组合，落在不在官方负载曲线里。
五、行程与包络：并联机构的两个坑
- 工作空间不是长方体。六自由度并联机构的行程是耦合的：X 走到极限时，Y 和转角通常要收窄；标称 20 mm 的 XY 行程，不等于在任何姿态下都能走满 20 mm。
- 姿态一变，外形就变大。官方明确提示 “不同姿态下整机尺寸可能更大”，做真空腔、手套箱、显微镜样品舱集成时，必须按最坏姿态留包络，而不是按零位尺寸留。
真实案例可以参照 4D-STEM：一套自研系统把 SMARPOD 110.45.2 装进扫描电镜做六自由度样品台，受装调限制后实际可用行程是 Z 向 ±5 mm、X/Y ±8 mm、绕 X/Y 倾角 ±9.5°，都小于标称值。这就是 “标称行程” 和 “可用行程” 的现实差距。
六、环境与可靠性选项
| 选项 | 规格 | 适用场景 |
|---|---|---|
| HV | 1E-6 mbar | 高真空腔体内的样品定位、镀膜、真空互联 |
| UHV | 1E-11 mbar | 表面科学、同步辐射线站、需要极低放气的实验 |
| 非磁性（-NM） | 全非磁材料 | 电子束、离子束、强磁场环境，避免磁干扰与吸附 |
| 可换驱动单元（EDU） | CLS-32 标配 | 高可用性产线：换压电驱动只需拆两颗螺丝，不需拆负载、不必重新示教姿态 |
EDU 这一项在科研场景里常被忽略，但在需要 7×24 运行的产线上价值很大：官方说明更换驱动单元不需要把平台从系统里拆下来，已示教的位置和标定数据继续有效，停机时间从 “返厂级” 压缩到 “几分钟级”。
七、控制与软件
| 项目 | 配置 |
|---|---|
| 控制器 | MCS2（模块化、功能最全）、ECM；配手持控制器可做六轴手动操作 |
| 坐标控制 | 上位机按笛卡尔坐标（X、Y、Z、Rx、Ry、Rz）下发，运动学解算封装在软件包里 |
| 旋转中心 | 可自由定义枢轴点，能绕空间中任意可寻址点旋转；基座坐标系也可平移旋转做对轴 |
| SDK | C/C++、Python、LabVIEW；Windows 与 Linux 双平台 |
| 交付周期参考 | 第三方平台标注 110.45 交期约 6—8 周 |
“可定义枢轴点” 这项在光学装调里特别实用：要让一块镜片绕自己的顶点转，而不是绕平台中心转，直接在软件里把 pivot 设到镜片顶点即可，不用靠机械偏心工装去凑。
八、工程选型的七步法
- 先把需求写成六个数字：负载质量（含夹具）、重心高度、X/Y/Z 行程、三个转角、重复性要求、环境（真空度 / 磁场 / 温度）。
- 用行程和负载筛档位：小样品、小负载优先 70.42；常规光学 / 样品台选 110.45；要更大行程走 P-SLC 系列，要 330 mm 走 P-CLL-CLS。
- 校核负载曲线：把重心高度和安装倾角代进去，确认目标姿态下仍在曲线内，别只看标称 5 N。
- 校核包络：按最坏姿态量外形，特别是真空腔与显微镜舱内集成，留出线缆和关节的摆动余量。
- 定环境选项：HV / UHV /-NM 三选，注意非磁选项会影响可用型号与交期。
- 定控制方案：需要多轴联动编程就上 MCS2 + SDK；需要人工快速对准就加手持控制器。
- 写验收测试：重复性（±50 nm 档）、回零一致性、六轴联动下的轨迹误差、热漂移（连续运行 1—4 小时），而不是只测单轴步进。
九、把这件事看明白
SMARPOD 的价值不在 “1 nm” 这个数字，而在 “并联结构 + 闭环 + 可定义枢轴点” 这套组合：它把六自由度的刚度做到接近单轴定位器的手感，又用软件把并联机构的复杂解算藏起来，用户只需要按笛卡尔坐标下指令。
选型时真正决定成败的是三件事：一是分清最小增量和重复性，别把 1 nm 写进验收指标；二是把负载算成 “质量 + 重心 + 倾角” 的组合，而不是抄 5 N；三是按最坏姿态留包络，尤其是真空腔和电镜里的集成。这三点做对，参数表上的数字才站得住。
【常见问题】
问题 1：SMARPOD 六轴纳米定位系统标称 1 nm，是不是精度就是 1 nm？
回答 1：不是。1 nm 是 SMARPOD 六轴纳米定位系统的闭环最小增量，也就是能指令出的最小步进；官方给的单向重复性是 ±50 nm（MCS2 控制器、顶板上方约 20 mm、全行程、单自由度测量），差了约 50 倍。定位精度（准确度）官方页面没有单列，有绝对定位需求时要单独标定。
问题 2：并联运动学的 SMARPOD 和传统串联六轴，工程上该选哪个？
回答 2：看你要刚度和紧凑，还是要行程和规整工作空间。SMARPOD 这类并联运动学结构刚度更高、无误差累积、结构紧凑，适合光学装调、电镜样品台、微组装这类小行程高精度场景；串联六轴行程大、工作空间规整，但刚度和重复性会逐级衰减。行程需求超过几十毫米时，SMARPOD 里要改选 P-SLC 或 P-CLL 系列。
问题 3：SMARPOD 的 5 N 负载，是不是装上 500 g 的东西就一定能用？
回答 3：不一定。5 N 是准静态、水平安装、机械接口高度处的标称值。负载重心抬高、整机倾斜超过 1°、做高加速度运动，都会让可支持的质量下降；官方应用说明里，绕 Y 轴倾斜 20°、负载在 5 cm 高度时，500 g 已经不被支持。选型要把质量和重心高度一起算。
问题 4：做真空或强磁场实验，SMARPOD 六轴纳米定位系统能直接用吗？
回答 4：要选对应选项。SMARPOD 提供 HV（1E-6 mbar）和 UHV（1E-11 mbar）两种真空版本，以及 -NM 全非磁选项，用于电子束、离子束和强磁场环境。需要注意的是，非磁选项会影响可用型号与交期，且真空版本的热管理与线缆布置要重新核算。
问题 5：工程选型时，“1 nm 最小增量” 这类指标该怎么写进验收？
回答 5：写成可达成的组合指标，而不是单一数字。建议把 SMARPOD 六轴纳米定位系统的验收拆成四项：单向重复性按 ±50 nm 档实测、回零一致性、六轴联动轨迹误差、连续运行 1—4 小时的热漂移；最小增量 1 nm 只作为能力说明写进规格，不作为验收判据。
【数据来源】
[2026-05-25]（SmarAct Hexapod – CLS-32 with Exchangeable Drive-Units 产品规格页（含驱动类型、传感方式与 ±50 nm 重复性））MEETOPTICS
[2025-07-15]（4D Scanning Transmission Electron Microscopy（SMARPOD 110.45.2 电镜六自由度样品台集成案例））SmarAct
[2024-07-17]（SMARPOD 全系型号规格页与 Load Capacity Datasheet（70.42 / 110.45 / 225.75 / 225.75 High-Load / CLS-32 / P-SLC-17 / P-SLC-24 / P-CLL-CLS））SmarAct
[2023-01-06]（Motion System Load Capacity 应用说明（AN00062，负载质量、重心高度与安装倾角的影响））SmarAct
【免责声明】
本文依据 SmarAct 官方产品页、负载能力应用说明与第三方规格平台信息整理，参数、行程、负载与选项均引自上述来源；官方页面之间存在的个别不一致（如 225.75 High-Load 正文写 X/Y 行程 21 mm、规格表写 42 mm）已在正文标注，实际以规格书、技术图纸与 CAD 模型为准。文中 “1 nm 与 ±50 nm 相差约 50 倍” 的换算为按官方两项指标直接比对所得，二者定义不同，不构成精度等价关系。产品选型涉及负载、真空、磁场、控制与安全联锁等工程条件，本文不构成任何采购或集成建议，具体方案应与厂商技术支持和现场实测结果共同确认。