I sistemi di posizionamento lineare possono variare da portali a corsa lunga e carichi elevati a sistemi di microposizionamento e nanoposizionamento con carichi leggeri. Sebbene tutti i sistemi di posizionamento lineare siano progettati e costruiti per garantire elevata precisione e ripetibilità di posizionamento e per minimizzare gli errori angolari e planari, i sistemi per applicazioni di microposizionamento e nanoposizionamento richiedono ulteriori considerazioni nella selezione e nella progettazione dei componenti per ottenere questi movimenti estremamente piccoli e precisi.

Il microposizionamento si riferisce ad applicazioni in cui i movimenti sono piccoli come un micron, ovvero un micrometro. (Un micron è un milionesimo di metro, o 1,0 x 10⁻⁶ m.)
Il nanoposizionamento si riferisce ad applicazioni in cui i movimenti sono piccoli quanto un nanometro. (Un nanometro è un miliardesimo di metro, ovvero 1 x 10⁻⁹ m.)

Per ottenere un posizionamento nell'ordine dei micron o dei nanometri, uno dei principi chiave della progettazione è quello di eliminare il più possibile l'attrito. Per questo motivo, i sistemi di nanoposizionamento utilizzano esclusivamente tecnologie di azionamento e guida senza contatto. Ad esempio, la forza motrice per un nanoposizionatore è tipicamente fornita da un motore lineare, un attuatore piezoelettrico o un motore a bobina mobile. D'altra parte, il microposizionamento può spesso essere ottenuto con azionamenti meccanici più tradizionali come viti a ricircolo di sfere e viti senza fine, sebbene i motori lineari vengano talvolta utilizzati anche per applicazioni di microposizionamento.

Le tecnologie di guida senza attrito utilizzate per il nanoposizionamento includono cuscinetti ad aria, guide magnetiche e elementi flessibili. Poiché queste tecnologie non implicano contatto di rotolamento o scorrimento, evitano anche il gioco e la cedevolezza che degradano la precisione di posizionamento nelle trasmissioni meccaniche tradizionali. Per gli stadi di microposizionamento, le guide lineari non a ricircolo sono in genere la scelta migliore, poiché non sono soggette a pulsazioni e livelli di attrito variabili dovuti all'ingresso e all'uscita delle sfere dalla zona di carico. Tuttavia, alcune guide lineari a ricircolo ad alta precisione sono state ottimizzate per ridurre queste pulsazioni e variazioni di attrito, rendendole adatte alle applicazioni di microposizionamento, in particolare quelle con corse totali più lunghe.

Oltre all'attrito e al gioco meccanico, altri effetti, come l'isteresi e lo scorrimento viscoso, possono interferire con la capacità del sistema di posizionamento a livello di micron o nanometro. Per ovviare a questi effetti, le fasi di microposizionamento e nanoposizionamento vengono in genere operate in un sistema a circuito chiuso utilizzando un dispositivo di retroazione di posizione con una risoluzione molto più elevata rispetto alla precisione di posizionamento richiesta. Ciò significa spesso una risoluzione di un singolo micron (o inferiore) per le applicazioni di microposizionamento e una risoluzione di un singolo nanometro per i requisiti di nanoposizionamento.

Tra le tecnologie in grado di fornire queste risoluzioni estremamente elevate si annoverano gli encoder ottici a scala di vetro, i sensori capacitivi e gli encoder basati su interferometro. Tuttavia, poiché i sistemi di nanoposizionamento sono in genere dispositivi molto piccoli, gli encoder capacitivi, che possono essere realizzati in dimensioni ridottissime, rappresentano solitamente l'opzione migliore. Per i sistemi di microposizionamento, a volte vengono utilizzati anche encoder magnetici ad alta risoluzione, soprattutto in ambienti con temperature variabili o elevata umidità.

Nonostante la loro particolare progettazione e costruzione, le piattaforme di microposizionamento e nanoposizionamento sono relativamente facili da personalizzare, soprattutto in termini di materiali, finiture e preparazioni speciali, e trovano applicazione in ambiti specifici. Ad esempio, le piattaforme realizzate con componenti a basso attrito sono generalmente adatte per applicazioni in camera bianca e sottovuoto, poiché non generano particelle dovute all'attrito di rotolamento o scorrimento e non richiedono lubrificazione. Inoltre, se è necessaria una versione non magnetica, i componenti in acciaio standard possono essere facilmente sostituiti con alternative non magnetiche senza preoccupazioni relative alla riduzione della capacità di carico. In molte applicazioni in cui vengono utilizzate piattaforme di microposizionamento e nanoposizionamento, la progettazione della macchina include caratteristiche quali meccanismi di smorzamento in grado di contrastare anche le vibrazioni più lievi e algoritmi di controllo avanzati per compensare i disturbi.