Конструкции линейных манипуляторов могут варьироваться от длинноходных портальных систем с высокой нагрузкой до микропозиционирующих и нанопозиционирующих манипуляторов с малой полезной нагрузкой. Хотя все линейные манипуляторы спроектированы и изготовлены для обеспечения высокой точности и повторяемости позиционирования, а также для минимизации угловых и плоскостных ошибок, манипуляторы для микропозиционирования и нанопозиционирования требуют дополнительных соображений при выборе компонентов и проектировании для достижения этих очень малых и точных перемещений.

Микропозиционирование относится к областям применения, где перемещения составляют всего один микрон, или микрометр. (Один микрон — это одна миллионная доля метра, или 1,0 x 10⁻⁶ м.)
Нанопозиционирование относится к приложениям, где перемещения составляют всего один нанометр. (Один нанометр равен одной миллиардной доле метра, или 1 x 10⁻⁹ м.)

Для достижения позиционирования в микронном или нанометровом диапазоне одним из ключевых принципов проектирования является максимально возможное устранение трения. Именно поэтому в нанопозиционирующих платформах используются исключительно бесконтактные технологии привода и направляющих. Например, движущая сила для нанопозиционера обычно обеспечивается линейным двигателем, пьезоэлектрическим актуатором или двигателем с звуковой катушкой. С другой стороны, микропозиционирование часто может быть достигнуто с помощью более традиционных механических приводов, таких как шариковые и ходовые винты, хотя линейные двигатели также иногда используются для микропозиционирования.

К технологиям направляющих без трения, используемым для нанопозиционирования, относятся воздушные подшипники, магнитные направляющие и гибкие элементы. Поскольку эти технологии не предполагают качения или скольжения, они также позволяют избежать люфта и податливости, которые ухудшают точность позиционирования в традиционных механических передачах. Для микропозиционирующих платформ обычно наилучшим выбором являются линейные направляющие без рециркуляции, поскольку они не испытывают пульсаций и изменяющегося уровня трения от шариков, входящих и выходящих из зоны нагрузки. Однако некоторые высокоточные линейные направляющие с рециркуляцией были оптимизированы для уменьшения этих пульсаций и изменений трения, что делает их подходящими для микропозиционирования, особенно для применений с большей общей длиной хода.

Помимо трения и люфта, другие эффекты, такие как гистерезис и ползучесть, могут препятствовать точности позиционирования системы на микронном или нанометровом уровне. Для борьбы с этими эффектами микропозиционирующие и нанопозиционирующие платформы обычно работают в замкнутой системе с использованием устройства обратной связи по положению, обладающего гораздо более высоким разрешением, чем требуемая точность позиционирования. Часто это означает разрешение в один микрон (или лучше) для микропозиционирования и разрешение в один нанометр для нанопозиционирования.

К технологиям, обеспечивающим столь высокое разрешение, относятся оптические энкодеры на основе стекла, емкостные датчики и энкодеры на основе интерферометров. Однако, поскольку нанопозиционирующие платформы обычно представляют собой очень маленькие устройства, емкостные энкодеры, которые могут быть изготовлены в очень компактном корпусе, как правило, являются наилучшим вариантом. Для микропозиционирующих платформ иногда также используются магнитные энкодеры высокого разрешения, особенно в условиях колебаний температуры или высокой влажности.

Несмотря на особую конструкцию, микропозиционирующие и нанопозиционирующие платформы относительно легко поддаются индивидуальной настройке — особенно в отношении материалов, отделки и специальной подготовки — и могут применяться в уникальных областях. Например: платформы, изготовленные из компонентов, не подверженных трению, обычно подходят для чистых помещений и вакуумных систем, поскольку они не образуют частиц из-за трения качения или скольжения и не требуют смазки. А если требуется немагнитная версия, стандартные стальные компоненты можно легко заменить немагнитными альтернативами без опасений по поводу снижения грузоподъемности. Во многих областях применения микропозиционирующих и нанопозиционирующих платформ конструкция машины включает в себя такие элементы, как демпфирующие механизмы, способные противодействовать даже малейшим вибрациям, и усовершенствованные алгоритмы управления для компенсации возмущений.