Los diseños de etapas lineales pueden variar desde pórticos de carrera larga y alta carga hasta etapas de microposicionamiento y nanoposicionamiento con cargas útiles livianas. Aunque todas las etapas lineales están diseñadas y construidas para proporcionar alta precisión y repetibilidad de posicionamiento y minimizar errores angulares y planos, las etapas para aplicaciones de microposicionamiento y nanoposicionamiento requieren consideraciones adicionales en la selección y diseño de componentes para lograr estos movimientos muy pequeños y precisos.

El microposicionamiento se refiere a aplicaciones donde los movimientos son tan pequeños como un micrón o micrómetro. (Un micrón es una millonésima de metro, o 1,0 x 10-6 m).
El nanoposicionamiento se refiere a aplicaciones en las que los movimientos son tan pequeños como un nanómetro. (Un nanómetro es una milmillonésima parte de un metro, o 1 x 10-9 m.)

Para lograr un posicionamiento en el rango de micras o nanómetros, uno de los principios clave de diseño es eliminar la mayor fricción posible. Por este motivo, en las etapas de nanoposicionamiento se utilizan exclusivamente tecnologías de accionamiento y guiado sin contacto. Por ejemplo, la fuerza impulsora de un nanoposicionador suele ser proporcionada por un motor lineal, un actuador piezoeléctrico o un motor de bobina móvil. Por otro lado, el microposicionamiento a menudo se puede lograr con transmisiones mecánicas más tradicionales, como husillos de bolas y de avance, aunque a veces también se utilizan motores lineales para aplicaciones de microposicionamiento.

Las tecnologías de guías sin fricción utilizadas para el nanoposicionamiento incluyen cojinetes de aire, guías magnéticas y flexiones. Debido a que estas tecnologías no implican contacto rodante o deslizante, también evitan el juego y la conformidad que degradan la precisión del posicionamiento en las transmisiones mecánicas tradicionales. Para las etapas de microposicionamiento, las guías lineales sin recirculación suelen ser la mejor opción, ya que no experimentan pulsaciones ni niveles de fricción variables de las bolas que entran y salen de la zona de carga. Sin embargo, algunas guías lineales de recirculación de alta precisión se han optimizado para reducir estas pulsaciones y variaciones de fricción, lo que las hace adecuadas para aplicaciones de microposicionamiento, particularmente aquellas con longitudes totales de carrera más largas.

Además de la fricción y el juego, otros efectos, como la histéresis y la fluencia, pueden interferir con la capacidad del sistema para posicionarse a nivel de micras o nanómetros. Para hacer frente a estos efectos, las etapas de microposicionamiento y nanoposicionamiento generalmente se operan en un sistema de circuito cerrado utilizando un dispositivo de retroalimentación de posición que tiene una resolución mucho mayor que la precisión de posicionamiento requerida. Esto a menudo significa una resolución de un solo micrón (o mejor) para aplicaciones de microposicionamiento y una resolución de un solo nanómetro para requisitos de nanoposicionamiento.

Las tecnologías que pueden proporcionar estas resoluciones extremadamente altas incluyen codificadores ópticos de escala de vidrio, sensores capacitivos y codificadores basados ​​en interferómetros. Sin embargo, debido a que las etapas de nanoposicionamiento suelen ser dispositivos muy pequeños, los codificadores capacitivos, que pueden construirse en un espacio muy pequeño, suelen ser la mejor opción. Para las etapas de microposicionamiento, a veces también se utilizan codificadores magnéticos de alta resolución, especialmente cuando el entorno implica temperaturas fluctuantes o alta humedad.

A pesar de su diseño y construcción especiales, las etapas de microposicionamiento y nanoposicionamiento son relativamente fáciles de personalizar (especialmente en términos de materiales, acabados y preparaciones especiales) y aplicarse en aplicaciones únicas. Caso en cuestión: las etapas que se construyen con componentes sin fricción suelen ser adecuadas para aplicaciones de vacío y salas blancas, ya que no crean partículas debido a la fricción por rodadura o deslizamiento y no requieren lubricación. Y si se requiere una versión no magnética, los componentes de acero estándar se pueden reemplazar fácilmente con alternativas no magnéticas sin preocuparse por la reducción de la capacidad de carga. En muchas aplicaciones donde se utilizan etapas de microposicionamiento y nanoposicionamiento, el diseño de la máquina incluye características como mecanismos de amortiguación que pueden contrarrestar incluso las vibraciones más leves y algoritmos de control avanzados para compensar las perturbaciones.