Os projetos de estágios lineares podem variar de pórticos de longo curso e alta carga a estágios de microposicionamento e nanoposicionamento com cargas úteis leves. Embora todos os estágios lineares sejam projetados e construídos para fornecer alta precisão e repetibilidade de posicionamento e minimizar erros angulares e planares, estágios para aplicações de microposicionamento e nanoposicionamento exigem considerações adicionais na seleção e no projeto dos componentes para alcançar esses movimentos extremamente pequenos e precisos.

Microposicionamento refere-se a aplicações em que os movimentos são tão pequenos quanto um mícron, ou micrômetro. (Um mícron é um milionésimo de metro, ou 1,0 x 10-6 m.)
Nanoposicionamento refere-se a aplicações em que os movimentos são tão pequenos quanto um nanômetro. (Um nanômetro é um bilionésimo de metro, ou 1 x 10-9 m.)

Para obter posicionamento na faixa de micrômetros ou nanômetros, um dos principais princípios de projeto é eliminar o máximo de atrito possível. É por isso que os estágios de nanoposicionamento utilizam exclusivamente tecnologias de acionamento e guiamento sem contato. Por exemplo, a força motriz de um nanoposicionador é normalmente fornecida por um motor linear, um atuador piezoelétrico ou um motor de bobina móvel. Por outro lado, o microposicionamento pode frequentemente ser obtido com sistemas de transmissão mecânicos mais tradicionais, como fusos de esferas e fusos de avanço, embora motores lineares também sejam, às vezes, utilizados para aplicações de microposicionamento.

As tecnologias de guias sem atrito utilizadas para nanoposicionamento incluem mancais de ar, guias magnéticas e flexões. Como essas tecnologias não envolvem contato de rolamento ou deslizamento, elas também evitam a folga e a complacência que degradam a precisão do posicionamento em transmissões mecânicas tradicionais. Para estágios de microposicionamento, guias lineares não recirculantes são normalmente a melhor escolha, uma vez que não sofrem pulsações e níveis variáveis ​​de atrito devido às esferas que entram e saem da zona de carga. No entanto, algumas guias lineares recirculantes de alta precisão foram otimizadas para reduzir essas pulsações e variações de atrito, tornando-as adequadas para aplicações de microposicionamento — particularmente aquelas com comprimentos totais de curso maiores.

Além do atrito e da folga, outros efeitos, como histerese e fluência, podem interferir na capacidade do sistema de se posicionar em nível micrométrico ou nanométrico. Para lidar com esses efeitos, as etapas de microposicionamento e nanoposicionamento são normalmente operadas em um sistema de malha fechada, utilizando um dispositivo de feedback de posição com resolução muito superior à precisão de posicionamento necessária. Isso geralmente significa resolução de um mícron (ou superior) para aplicações de microposicionamento e resolução de um nanômetro para requisitos de nanoposicionamento.

As tecnologias que podem fornecer essas resoluções extremamente altas incluem codificadores ópticos em escala de vidro, sensores capacitivos e codificadores baseados em interferômetros. No entanto, como os estágios de nanoposicionamento são tipicamente dispositivos muito pequenos, os codificadores capacitivos — que podem ser construídos em um espaço muito reduzido — costumam ser a melhor opção. Para estágios de microposicionamento, codificadores magnéticos de alta resolução também são, às vezes, utilizados — principalmente quando o ambiente envolve temperaturas flutuantes ou alta umidade.

Apesar de seu design e construção especiais, os estágios de microposicionamento e nanoposicionamento são relativamente fáceis de personalizar — especialmente em termos de materiais, acabamentos e preparações especiais — e de aplicar em aplicações únicas. Um exemplo: estágios construídos com componentes livres de atrito são normalmente adequados para aplicações em salas limpas e vácuo, uma vez que não criam material particulado devido ao atrito de rolamento ou deslizamento e não requerem lubrificação. E se uma versão não magnética for necessária, os componentes de aço padrão podem ser facilmente substituídos por alternativas não magnéticas sem preocupações com a redução da capacidade de carga. Em muitas aplicações onde estágios de microposicionamento e nanoposicionamento são usados, o projeto da máquina inclui recursos como mecanismos de amortecimento que podem neutralizar até mesmo as menores vibrações e algoritmos de controle avançados para compensar perturbações.