CN104934075B - 大行程三维纳米柔性运动平台 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种大行程三维纳米柔性运动平台。所述大行程三维纳米柔性运动平台包括：基座；终端平台；X向驱动器和Y向驱动器；第一Z向柔性解耦件和第二Z向柔性解耦件，第一Z向柔性解耦件的一端和第二Z向柔性解耦件的一端与终端平台相连；以及第一放大杆和第二放大杆，第一放大杆的下端通过第一下柔性铰链与基座相连且上端通过第一上柔性铰链与第一Z向柔性解耦件相连，第二放大杆的下端通过第二下柔性铰链与基座相连且上端通过第二上柔性铰链与第二Z向柔性解耦件相连，X向驱动器与第一放大杆相连，Y向驱动器与第二放大杆相连。所述大行程三维纳米柔性运动平台具有平面尺寸小、运动精度高等优点，兼具厘米级大行程和纳米级精度的优点。

Description

大行程三维纳米柔性运动平台

技术领域

本发明涉及一种大行程三维纳米柔性运动平台。

背景技术

现有的柔性微定位平台都是平面柔性微定位平台。具体地，现有的柔性微定位平台都是利用金属材料，通过线切割加工而成。因此，现有的柔性微定位平台存在行程小、平面尺寸大的缺点。

发明内容

本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本发明提出一种具有平面尺寸小、运动精度高、运动行程大的优点的大行程三维纳米柔性运动平台。

根据本发明实施例的大行程三维纳米柔性运动平台包括：基座；终端平台，所述终端平台在Z向上位于所述基座的上方，所述终端平台位于所述基座的边沿的内侧；X向驱动器和Y向驱动器；第一Z向柔性解耦件和第二Z向柔性解耦件，所述第一Z向柔性解耦件和所述第二Z向柔性解耦件中的每一个沿Z向延伸，所述第一Z向柔性解耦件的一端与所述终端平台相连，所述第二Z向柔性解耦件的一端与所述终端平台相连；以及第一放大杆和第二放大杆，所述第一放大杆的下端通过第一下柔性铰链与所述基座相连，所述第一放大杆的上端通过第一上柔性铰链与所述第一Z向柔性解耦件相连，所述第二放大杆的下端通过第二下柔性铰链与所述基座相连，所述第二放大杆的上端通过第二上柔性铰链与所述第二Z向柔性解耦件相连，其中所述X向驱动器与所述第一放大杆相连，所述Y向驱动器与所述第二放大杆相连。

根据本发明实施例的三维纳米柔性运动平台具有平面尺寸小、运动精度高、运动行程大的优点，且兼具厘米级大行程和纳米级精度的优点。

另外，根据本发明上述实施例的大行程三维纳米柔性运动平台还可以具有如下附加的技术特征：

根据本发明的一个实施例，所述第一Z向柔性解耦件为两个且两个所述第一Z向柔性解耦件相对Z向对称，所述第二Z向柔性解耦件为两个且两个所述第二Z向柔性解耦件相对Z向对称。

根据本发明的一个实施例，所述大行程三维纳米柔性运动平台进一步包括：第一连接件，所述第一连接件与所述第一Z向柔性解耦件的上端相连，所述第一连接件通过所述第一上柔性铰链与所述第一放大杆的上端相连；L形的第二连接件，所述第二连接件的竖直肢沿Z向延伸，所述第二连接件的竖直肢的上端与所述终端平台相连，所述第二连接件的水平肢与所述第一Z向柔性解耦件的下端相连；第三连接件，所述第三连接件与所述第二Z向柔性解耦件的上端相连，所述第三连接件通过所述第二上柔性铰链与所述第二放大杆的上端相连；和L形的第四连接件，所述第四连接件的竖直肢沿Z向延伸，所述第四连接件的竖直肢的上端与所述终端平台相连，所述第四连接件的水平肢与所述第二Z向柔性解耦件的下端相连。

根据本发明的一个实施例，所述大行程三维纳米柔性运动平台进一步包括：第一X向连接件，所述第一X向连接件沿X向延伸，所述第一X向连接件的一端与所述X向驱动器相连，所述第一X向连接件的另一端通过第一柔性铰链与所述第一放大杆相连；和第一Y向连接件，所述第一Y向连接件沿Y向延伸，所述第一Y向连接件的一端与所述Y向驱动器相连，所述第一Y向连接件的另一端通过第二柔性铰链与所述第二放大杆相连。

根据本发明的一个实施例，所述大行程三维纳米柔性运动平台进一步包括：第一柔性解耦件，所述第一柔性解耦件的一端与所述基座相连，所述第一柔性解耦件的另一端与所述第一X向连接件相连；和第二柔性解耦件，所述第二柔性解耦件的一端与所述基座相连，所述第二柔性解耦件的另一端与所述第一Y向连接件相连。

根据本发明的一个实施例，所述第一柔性解耦件沿Y向延伸，所述第二柔性解耦件沿X向延伸。

根据本发明的一个实施例，所述大行程三维纳米柔性运动平台进一步包括：第三Z向柔性解耦件和第四Z向柔性解耦件，所述第三Z向柔性解耦件和所述第四Z向柔性解耦件中的每一个沿Z向延伸，所述第三Z向柔性解耦件的一端与所述终端平台相连，所述第四Z向柔性解耦件的一端与所述终端平台相连；以及第三放大杆和第四放大杆，所述第三放大杆的下端通过第三下柔性铰链与所述基座相连，所述第三放大杆的上端通过第三上柔性铰链与所述第三Z向柔性解耦件相连，所述第四放大杆的下端通过第四下柔性铰链与所述基座相连，所述第四放大杆的上端通过第四上柔性铰链与所述第四Z向柔性解耦件相连。

根据本发明的一个实施例，所述大行程三维纳米柔性运动平台进一步包括：第五连接件，所述第五连接件与所述第三Z向柔性解耦件的上端相连，所述第五连接件通过所述第三上柔性铰链与所述第三放大杆的上端相连；L形的第六连接件，所述第六连接件的竖直肢沿Z向延伸，所述第六连接件的竖直肢的上端与所述终端平台相连，所述第六连接件的水平肢与所述第三Z向柔性解耦件的下端相连；第七连接件，所述第七连接件与所述第四Z向柔性解耦件的上端相连，所述第七连接件通过所述第四上柔性铰链与所述第四放大杆的上端相连；和L形的第八连接件，所述第八连接件的竖直肢沿Z向延伸，所述第八连接件的竖直肢的上端与所述终端平台相连，所述第八连接件的水平肢与所述第四Z向柔性解耦件的下端相连；第二X向连接件，所述第二X向连接件沿X向延伸，所述第二X向连接件的一端通过第三柔性铰链与所述第三放大杆相连；和第二Y向连接件，所述第二Y向连接件沿Y向延伸，所述第二Y向连接件的一端通过第四柔性铰链与所述第四放大杆相连。

根据本发明的一个实施例，所述大行程三维纳米柔性运动平台进一步包括：第三柔性解耦件，所述第三柔性解耦件沿Y向延伸，所述第三柔性解耦件的一端与所述基座相连，所述第三柔性解耦件的另一端与所述第二X向连接件相连；和第四柔性解耦件，所述第四柔性解耦件沿X向延伸，所述第四柔性解耦件的一端与所述基座相连，所述第四柔性解耦件的另一端与所述第二Y向连接件相连。

根据本发明的一个实施例，所述第一Z向柔性解耦件与所述第三Z向柔性解耦件相对YOZ平面对称，所述第二Z向柔性解耦件与所述第四Z向柔性解耦件相对XOZ平面对称，所述第一放大杆与所述第三放大杆相对YOZ平面对称，所述第二放大杆与所述第四放大杆相对XOZ平面对称。

附图说明

图1是根据本发明实施例的大行程三维纳米柔性运动平台的局部结构示意图；

图2是根据本发明实施例的大行程三维纳米柔性运动平台的局部结构示意图；

图3是根据本发明实施例的大行程三维纳米柔性运动平台的俯视图；

图4是根据本发明实施例的大行程三维纳米柔性运动平台的结构示意图；

图5是根据本发明实施例的大行程三维纳米柔性运动平台的结构示意图；

图6是根据本发明实施例的大行程三维纳米柔性运动平台的局部结构示意图；

图7是根据本发明实施例的大行程三维纳米柔性运动平台的在运动前的示意图；

图8是根据本发明实施例的大行程三维纳米柔性运动平台的在运动后的示意图。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

下面参考附图描述根据本发明实施例的大行程三维纳米柔性运动平台10。如图1-图8所示，根据本发明实施例的大行程三维纳米柔性运动平台10包括基座101、终端平台102、X向驱动器(图中未示出)、Y向驱动器(图中未示出)、第一Z向柔性解耦件1041、第二Z向柔性解耦件1042、第一放大杆1051和第二放大杆1052。

终端平台102在Z向上位于基座101的上方，终端平台102位于基座101的边沿的内侧。换言之，终端平台102在水平面(XOY平面)上的投影位于基座101在水平面上的投影的内侧。第一Z向柔性解耦件1041和第二Z向柔性解耦件1042中的每一个沿Z向延伸，第一Z向柔性解耦件1041的一端与终端平台102相连，第二Z向柔性解耦件1042的一端与终端平台102相连。

第一放大杆1051的下端通过第一下柔性铰链1092与基座101相连，第一放大杆1051的上端通过第一上柔性铰链1091与第一Z向柔性解耦件1041相连。第二放大杆1052的下端通过第二下柔性铰链1094与基座101相连，第二放大杆1052的上端通过第二上柔性铰链1093与第二Z向柔性解耦件1042相连。其中，该X向驱动器与第一放大杆1051相连，该Y向驱动器与第二放大杆1052相连。

也就是说，第一放大杆1051的与该X向驱动器相连的部分为第一放大杆1051的输入端，第一放大杆1051的上端为第一放大杆1051的输出端，第二放大杆1052的与该Y向驱动器相连的部分为第二放大杆1052的输入端，第二放大杆1052的上端为第二放大杆1052的输出端。

第一放大杆1051的输入端在X向上的行程等于该X向驱动器在X向上的驱动行程。第一放大杆1051的输出端在X向上的行程大于第一放大杆1051的输入端在X向上的行程，终端平台102在X向上的行程等于第一放大杆1051的输出端在X向上的行程。第一放大杆1051的输出端在X向上的行程与第一放大杆1051的输入端在X向上的行程之比等于第一放大杆1051的长度与第一放大杆1051的输入端和第一放大杆1051的下端的距离之比(即第一放大杆1051的放大比)。

第二放大杆1052的输入端在Y向上的行程等于该Y向驱动器在Y向上的驱动行程。第二放大杆1052的输出端在Y向上的行程大于第二放大杆1052的输入端在Y向上的行程，终端平台102在Y向上的行程等于第二放大杆1052的输出端在Y向上的行程。第二放大杆1052的输出端在Y向上的行程与第二放大杆1052的输入端在Y向上的行程之比等于第二放大杆1052的长度与第二放大杆1052的输入端和第二放大杆1052的下端的距离之比(即第二放大杆1052的放大比)。

也就是说，由于第一放大杆1051的输入力矩小于第一放大杆1051的输出力矩，第二放大杆1052的输入力矩小于第二放大杆1052的输出力矩，因此第一放大杆1051和第二放大杆1052可以达到放大位移的功能。

下面参考图1-图8描述根据本发明实施例的大行程三维纳米柔性运动平台10的工作过程。当该X向驱动器驱动终端平台102时，该X向驱动器在X向上对第一放大杆1051施加作用力，以便驱动第一放大杆1051转动。第一放大杆1051的输出端通过第一Z向柔性解耦件1041带动终端平台102运动，第一放大杆1051将该X向驱动器的驱动行程放大，以便增加终端平台102在X向上的行程。此时，第一Z向柔性解耦件1041不发生变形，但是第二Z向柔性解耦件1042发生相应的挠变形。

同理，当该Y向驱动器驱动终端平台102时，该Y向驱动器在Y向上对第二放大杆1052施加作用力，以便驱动第二放大杆1052转动。第二放大杆1052的输出端通过第二Z向柔性解耦件1042带动终端平台102运动，第二放大杆1052将该Y向驱动器的驱动行程放大，以便增加终端平台102在Y向上的行程。此时，第二Z向柔性解耦件1042不发生变形，而第一Z向柔性解耦件1041发生相应的挠变形。

当该X向驱动器和该Y向驱动器同时工作时(即该X向驱动器驱动终端平台102且该Y向驱动器驱动终端平台102)，在X向和Y向上分别产生上述运动，从而实现终端平台102在平面(XOY平面)内的自由运动。此时，第一Z向柔性解耦件1041和第二Z向柔性解耦件1042均发生相应的挠变形。

根据本发明实施例的大行程三维纳米柔性运动平台10通过设置第一放大杆1051和第二放大杆1052，从而可以利用第一放大杆1051放大终端平台102在X向上的行程且利用第二放大杆1052放大终端平台102在Y向上的行程。由此可以使大行程三维纳米柔性运动平台10兼具厘米级大行程和纳米级精度的优点。

而且，根据本发明实施例的大行程三维纳米柔性运动平台10通过设置第一Z向柔性解耦件1041和第二Z向柔性解耦件1042，从而可以利用第一Z向柔性解耦件1041的挠变形来实现对终端平台102的Y方向运动的解耦，且利用第二Z向柔性解耦件1042的挠变形来实现对终端平台102的X方向运动的解耦，由此可以实现终端平台102的高精度运动。其中，第一Z向柔性解耦件1041和第二Z向柔性解耦件1042在任何运动点只承受拉应力，从而避免了细长杆的受压失稳问题。其中，细长杆是指大行程三维纳米柔性运动平台10的细长状的部件。

此外，由于第一Z向柔性解耦件1041和第二Z向柔性解耦件1042沿Z向延伸，从而可以极大地减小大行程三维纳米柔性运动平台10在XOY平面上的尺寸。

因此，根据本发明实施例的大行程三维纳米柔性运动平台10具有平面尺寸小、运动精度高、运动行程大等优点，且兼具厘米级大行程和纳米级精度的优点。

如图1-图6所示，根据本发明的一些实施例的大行程三维纳米柔性运动平台10包括基座101、终端平台102、X向驱动器、Y向驱动器、第一Z向柔性解耦件1041、第二Z向柔性解耦件1042、第三Z向柔性解耦件1043、第四Z向柔性解耦件1044、第一放大杆1051、第二放大杆1052、第三放大杆1053、第四放大杆1054、第一连接件1061、L形的第二连接件1062、第三连接件1063、L形的第四连接件1064、第五连接件1065、L形的第六连接件1066、第七连接件1067和L形的第八连接件1068。

终端平台102可以是平板状。该X向驱动器和该Y向驱动器中的每一个都可以是音圈电机。

在本发明的一个实施例中，如图4和图5所示，第三Z向柔性解耦件1043和第四Z向柔性解耦件1044中的每一个沿Z向延伸，第三Z向柔性解耦件1043的一端与终端平台102相连，第四Z向柔性解耦件1044的一端与终端平台102相连。第三放大杆1053的下端通过第三下柔性铰链1096与基座101相连，第三放大杆1053的上端通过第三上柔性铰链1095与第三Z向柔性解耦件1043相连。第四放大杆1054的下端通过第四下柔性铰链1098与基座101相连，第四放大杆1054的上端通过第四上柔性铰链1097与第四Z向柔性解耦件1044相连。由此可以进一步提高大行程三维纳米柔性运动平台10的运动精度，从而可以使大行程三维纳米柔性运动平台10的结构更加合理。

当该X向驱动器驱动终端平台102时，第一放大杆1051的输出端通过第一Z向柔性解耦件1041带动终端平台102运动且第三放大杆1053的输出端通过第三Z向柔性解耦件1043带动终端平台102运动。此时，第一Z向柔性解耦件1041和第三Z向柔性解耦件1043不发生变形，但是第二Z向柔性解耦件1042和第四Z向柔性解耦件1044发生相应的挠变形。

同理，当该Y向驱动器驱动终端平台102时，第二放大杆1052的输出端通过第二Z向柔性解耦件1042带动终端平台102运动且第四放大杆1054的输出端通过第四Z向柔性解耦件1044带动终端平台102运动，此时，第二Z向柔性解耦件1042和第四Z向柔性解耦件1044不发生变形，而第一Z向柔性解耦件1041和第三Z向柔性解耦件1043发生相应的挠变形。

当该X向驱动器和该Y向驱动器同时工作时(即该X向驱动器驱动终端平台102且该Y向驱动器驱动终端平台102)，在X向和Y向上分别产生上述运动，从而实现终端平台102在平面(XOY平面)内的自由运动。此时，第一Z向柔性解耦件1041、第二Z向柔性解耦件1042、第三Z向柔性解耦件1043和第四Z向柔性解耦件1044均发生相应的挠变形。

第一放大杆1051、第二放大杆1052、第三放大杆1053和第四放大杆1054中的每一个都是将最下面的柔性铰链作为支点、将最上面的柔性铰链作为输出端、将中间的柔性铰链作为输入端，由于输入力矩小于输出力矩，因此输入位移小于输出位移，从而有位移放大的作用。

在本发明的一个实施例中，第一放大杆1051与第三放大杆1053相对YOZ平面对称，第二放大杆1052与第四放大杆1054相对XOZ平面对称。由此第一放大杆1051、第二放大杆1052、第三放大杆1053和第四放大杆1054可以形成类似平行四杆的机构，从而进一步保证终端平台102平动，进一步防止终端平台102出现俯仰。

如图3-图5所示，该X向驱动器通过沿X向延伸的第一X向连接件1071与第一放大杆1051相连，该Y向驱动器通过沿Y向延伸的第一Y向连接件1072与第二放大杆1052相连。沿X向延伸的第二X向连接件1073的一端与第三放大杆1053相连，沿Y向延伸的第二Y向连接件1074的一端与第四放大杆1054相连。由此可以使该X向驱动器更加容易地与第一放大杆1051相连，且该Y向驱动器更加容易地与第二放大杆1052相连，从而可以使大行程三维纳米柔性运动平台10的结构更加合理。

具体而言，第一X向连接件1071的一端与X向驱动器相连，第一X向连接件1071的另一端与第一放大杆1051相连。第一Y向连接件1072的一端与Y向驱动器相连，第一Y向连接件1072的另一端与第二放大杆1052相连。其中，第一放大杆1051的与第一X向连接件1071相连的部分为第一放大杆1051的输入端，第二放大杆1052的与第一Y向连接件1072相连的部分为第二放大杆1052的输入端。

其中，第一X向连接件1071与第二X向连接件1073相对YOZ平面对称，第一Y向连接件1072与第二Y向连接件1074相对XOZ平面对称。由此可以进一步提高大行程三维纳米柔性运动平台10的运动精度。

有利地，第一X向连接件1071的另一端通过第一柔性铰链1075与第一放大杆1051相连，第一Y向连接件1072的另一端通过第二柔性铰链1076与第二放大杆1052相连。第二X向连接件1073的一端通过第三柔性铰链1077与第三放大杆1053相连，第二Y向连接件1074的一端通过第四柔性铰链1078与第四放大杆1054相连。

由此可以使第一X向连接件1071、第一Y向连接件1072、第二X向连接件1073和第二Y向连接件1074都稳定地沿某一个XOY平面移动，进而可以使该X向驱动器和该Y向驱动器稳定地沿某一个XOY平面移动。换言之，可以使第一X向连接件1071、第一Y向连接件1072、第二X向连接件1073、第二Y向连接件1074、该X向驱动器和该Y向驱动器不在Z向上移动。

如图1所示，第一连接件1061与第一Z向柔性解耦件1041的上端相连，第一连接件1061通过第一上柔性铰链1091与第一放大杆1051的上端相连。第二连接件1062的竖直肢10621沿Z向延伸，第二连接件1062的竖直肢10621的上端与终端平台102相连，第二连接件1062的水平肢10622与第一Z向柔性解耦件1041的下端相连。

如图2所示，第三连接件1063与第二Z向柔性解耦件1042的上端相连，第三连接件1063通过第二上柔性铰链1093与第二放大杆1052的上端相连。第四连接件1064的竖直肢10641沿Z向延伸，第四连接件1064的竖直肢10641的上端与终端平台102相连，第四连接件1064的水平肢10642与第二Z向柔性解耦件1042的下端相连。

如图4所示，第五连接件1065与第三Z向柔性解耦件1043的上端相连，第五连接件1065通过第三上柔性铰链1095与第三放大杆1053的上端相连。第六连接件1066的竖直肢沿Z向延伸，第六连接件1066的竖直肢的上端与终端平台102相连，第六连接件1066的水平肢与第三Z向柔性解耦件1043的下端相连。

如图5所示，第七连接件1067与第四Z向柔性解耦件1044的上端相连，第七连接件1067通过第四上柔性铰链1097与第四放大杆1054的上端相连。第八连接件1068的竖直肢沿Z向延伸，第八连接件1068的竖直肢的上端与终端平台102相连，第八连接件1068的水平肢与第四Z向柔性解耦件1044的下端相连。

第一柔性铰链1075、第二柔性铰链1076、第三柔性铰链1077、第四柔性铰链1078、第一上柔性铰链1091、第一下柔性铰链1092、第二上柔性铰链1093、第二下柔性铰链1094、第三上柔性铰链1095、第三下柔性铰链1096、第四上柔性铰链1097和第四下柔性铰链1098中的每一个都可以是单轴对称的直梁柔性铰链、直圆柔性铰链、椭圆柔性铰链、深切口椭圆柔性铰链、双曲线柔性铰链、抛物线柔性铰链、弓型柔性铰链、V型柔性铰链或双曲余弦柔性铰链等。

在本发明的一个具体示例中，第一Z向柔性解耦件1041为两个且两个第一Z向柔性解耦件1041相对XOZ平面对称，第二Z向柔性解耦件1042为两个且两个第二Z向柔性解耦件1042相对YOZ平面对称，第三Z向柔性解耦件1043为两个且两个第三Z向柔性解耦件1043相对XOZ平面对称，第四Z向柔性解耦件1044为两个且两个第四Z向柔性解耦件1044相对YOZ平面向对称。由此可以进一步提高大行程三维纳米柔性运动平台10的运动精度。

其中，每个第一Z向柔性解耦件1041都与第一连接件1061相连，每个第二Z向柔性解耦件1042都与第三连接件1063相连，每个第三Z向柔性解耦件1043都与第五连接件1065相连，每个第四Z向柔性解耦件1044都与第七连接件1067相连。相应地，第二连接件1062、第四连接件1064、第六连接件1066和第八连接件1068也都可以是两个，两个第二连接件1062一一对应地与两个第一Z向柔性解耦件1041相连，两个第四连接件1064一一对应地与两个第二Z向柔性解耦件1042相连，两个第六连接件1066一一对应地与两个第三Z向柔性解耦件1043相连，两个第八连接件1068一一对应地与两个第四Z向柔性解耦件1044相连。

有利地，第一Z向柔性解耦件1041与第三Z向柔性解耦件1043相对YOZ平面对称，第二Z向柔性解耦件1042与第四Z向柔性解耦件1044相对XOZ平面对称。由此可以进一步提高大行程三维纳米柔性运动平台10的运动精度。

如图3所示，在本发明的一些示例中，大行程三维纳米柔性运动平台10进一步包括第一柔性解耦件1081、第二柔性解耦件1082、第三柔性解耦件1083和第四柔性解耦件1084。第一柔性解耦件1081和第三柔性解耦件1083均沿Y向延伸，第二柔性解耦件1082和第四柔性解耦件1084均沿X向延伸。

第一柔性解耦件1081的一端与基座101相连，第一柔性解耦件1081的另一端与第一X向连接件1071相连。第二柔性解耦件1082的一端与基座101相连，第二柔性解耦件1082的另一端与第一Y向连接件1072相连。第三柔性解耦件1083的一端与基座101相连，第三柔性解耦件1083的另一端与第二X向连接件1073相连。第四柔性解耦件1084的一端与基座101相连，第四柔性解耦件1084的另一端与第二Y向连接件1074相连。

由于第一柔性解耦件1081和第三柔性解耦件1083在X向上具有弹性，第二柔性解耦件1082和第四柔性解耦件1084在Y向上具有弹性，因此第一柔性解耦件1081和第三柔性解耦件1083可以通过弹性变形来实现对终端平台102的X向运动的解耦，第二柔性解耦件1082和第四柔性解耦件1084可以通过弹性变形来实现对终端平台102的Y向运动的解耦。

根据本发明实施例的大行程三维纳米柔性运动平台10通过设置第一柔性解耦件1081、第二柔性解耦件1082、第三柔性解耦件1083和第四柔性解耦件1084，从而可以利用第一柔性解耦件1081和第三柔性解耦件1083的弹性变形来实现对终端平台102的X向运动的解耦，且可以利用第二柔性解耦件1082和第四柔性解耦件1084的弹性变形来实现对终端平台102的Y向运动的解耦。由此可以进一步提高终端平台102的运动精度。其中，在大行程三维纳米柔性运动平台10的全行程任意运动位置，第一柔性解耦件1081、第二柔性解耦件1082、第三柔性解耦件1083和第四柔性解耦件1084在任何运动点均不承受压应力，从而避免了细长杆的受压失稳问题。

有利地，第一Z向柔性解耦件1041、第二Z向柔性解耦件1042、第三Z向柔性解耦件1043和第四Z向柔性解耦件1044都可以是柔性板簧。第一柔性解耦件1081、第二柔性解耦件1082、第三柔性解耦件1083和第四柔性解耦件1084中的每一个都可以是平板状板簧。

如图3所示，在本发明的一个示例中，第一柔性解耦件1081为多个，多个第一柔性解耦件1081形成两组且分别位于第一X向连接件1071的两侧。第二柔性解耦件1082为多个，多个第二柔性解耦件1082形成两组且分别位于第一Y向连接件1072的两侧。第三柔性解耦件1083为多个，多个第三柔性解耦件1083形成两组且分别位于第二X向连接件1073的两侧。第四柔性解耦件1084为多个，多个第四柔性解耦件1084形成两组且分别位于第二Y向连接件1074的两侧。

由此可以更好地对终端平台102的X向运动和Y向运动进行解耦，从而可以进一步提高终端平台102的运动精度。

有利地，位于第一X向连接件1071的每一侧的第一柔性解耦件1081为多个且多个第一柔性解耦件1081沿X向间隔开，位于第一Y向连接件1072的每一侧的第二柔性解耦件1082为多个且多个第二柔性解耦件1082沿Y向间隔开，位于第二X向连接件1073的每一侧的第三柔性解耦件1083为多个且多个第三柔性解耦件1083沿X向间隔开，位于第二Y向连接件1074的每一侧的第四柔性解耦件1084为多个且多个第四柔性解耦件1084沿Y向间隔开。

位于第一X向连接件1071的两侧的第一柔性解耦件1081相对XOZ平面对称，位于第一Y向连接件1072的两侧的第二柔性解耦件1082相对YOZ平面对称，位于第二X向连接件1073的两侧的第三柔性解耦件1083相对XOZ平面对称，位于第二Y向连接件1074的两侧的第四柔性解耦件1084相对YOZ平面对称。由此可以进一步提高大行程三维纳米柔性运动平台10的运动精度。

第一柔性解耦件1081与第三柔性解耦件1083相对YOZ平面对称，第二柔性解耦件1082与第四柔性解耦件1084相对XOZ平面对称。由此可以进一步提高大行程三维纳米柔性运动平台10的运动精度。

第一Z向柔性解耦件1041在X向上的长度与第一柔性解耦件1081在X向上的长度均很小(这是由于第一柔性解耦件1081沿Y向延伸，第一Z向柔性解耦件1041沿Z向延伸)，第二Z向柔性解耦件1042在Y向上的长度与第二柔性解耦件1082在Y向上的长度均很小(这是由于第二柔性解耦件1082沿X向延伸，第二Z向柔性解耦件1042沿Z向延伸)。同理，第三Z向柔性解耦件1043在X向上的长度与第三柔性解耦件1083在X向上的长度均很小，第四Z向柔性解耦件1044在Y向上的长度与第四柔性解耦件1084在Y向上的长度均很小。由此可以节省空间，减小大行程三维纳米柔性运动平台10的尺寸。

有利地，第一柔性解耦件1081在X向上的长度与第一柔性解耦件1081在Z向上的长度之比小于1：5，第二柔性解耦件1082在Y向上的长度与第二柔性解耦件1082在Z向上的长度之比小于1：5，第三柔性解耦件1083在X向上的长度与第三柔性解耦件1083在Z向上的长度之比小于1：5，第四柔性解耦件1084在Y向上的长度与第四柔性解耦件1084在Z向上的长度之比小于1：5。

如图3所示，基座101包括基座本体1011和四个凸台1012，基座本体1011可以是平板状，基座本体1011可以是矩形。也就是说，基座本体1011在水平面(XOY平面)上的投影可以是矩形。四个凸台1012分别设在基座本体1011的四个拐角处。第一柔性解耦件1081、第二柔性解耦件1082、第三柔性解耦件1083和第四柔性解耦件1084分别于相应的凸台1012相连。

四个凸台1012两两相对YOZ平面对称且两两相对XOZ平面对称。

有利地，基座101、终端平台102、第一放大杆1051、第二放大杆1052、第三放大杆1053、第四放大杆1054、第一Z向柔性解耦件1041、第二Z向柔性解耦件1042、第三Z向柔性解耦件1043、第四Z向柔性解耦件1044、第一柔性解耦件1081、第二柔性解耦件1082、第三柔性解耦件1083和第四柔性解耦件1084可以利用3D打印技术一体形成。换言之，大行程三维纳米柔性运动平台10可以由3D打印技术一体形成。由此可以进一步提高大行程三维纳米柔性运动平台10的运动精度。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接或彼此可通讯；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (9)

1.一种大行程三维纳米柔性运动平台，其特征在于，包括：

基座；

终端平台，所述终端平台在Z向上位于所述基座的上方，所述终端平台位于所述基座的边沿的内侧；

X向驱动器和Y向驱动器；

第一Z向柔性解耦件和第二Z向柔性解耦件，所述第一Z向柔性解耦件和所述第二Z向柔性解耦件中的每一个沿Z向延伸，所述第一Z向柔性解耦件的一端与所述终端平台相连，所述第二Z向柔性解耦件的一端与所述终端平台相连；以及

第一放大杆和第二放大杆，所述第一放大杆的下端通过第一下柔性铰链与所述基座相连，所述第一放大杆的上端通过第一上柔性铰链与所述第一Z向柔性解耦件相连，所述第二放大杆的下端通过第二下柔性铰链与所述基座相连，所述第二放大杆的上端通过第二上柔性铰链与所述第二Z向柔性解耦件相连，其中所述X向驱动器与所述第一放大杆相连，所述Y向驱动器与所述第二放大杆相连；

第一连接件，所述第一连接件与所述第一Z向柔性解耦件的上端相连，所述第一连接件通过所述第一上柔性铰链与所述第一放大杆的上端相连；

L形的第二连接件，所述第二连接件的竖直肢沿Z向延伸，所述第二连接件的竖直肢的上端与所述终端平台相连，所述第二连接件的水平肢与所述第一Z向柔性解耦件的下端相连；

第三连接件，所述第三连接件与所述第二Z向柔性解耦件的上端相连，所述第三连接件通过所述第二上柔性铰链与所述第二放大杆的上端相连；和

L形的第四连接件，所述第四连接件的竖直肢沿Z向延伸，所述第四连接件的竖直肢的上端与所述终端平台相连，所述第四连接件的水平肢与所述第二Z向柔性解耦件的下端相连。

2.根据权利要求1所述的大行程三维纳米柔性运动平台，其特征在于，所述第一Z向柔性解耦件为两个且两个所述第一Z向柔性解耦件相对Z向对称，所述第二Z向柔性解耦件为两个且两个所述第二Z向柔性解耦件相对Z向对称。

3.根据权利要求1所述的大行程三维纳米柔性运动平台，其特征在于，进一步包括：

第一X向连接件，所述第一X向连接件沿X向延伸，所述第一X向连接件的一端与所述X向驱动器相连，所述第一X向连接件的另一端通过第一柔性铰链与所述第一放大杆相连；和

第一Y向连接件，所述第一Y向连接件沿Y向延伸，所述第一Y向连接件的一端与所述Y向驱动器相连，所述第一Y向连接件的另一端通过第二柔性铰链与所述第二放大杆相连。

4.根据权利要求3所述的大行程三维纳米柔性运动平台，其特征在于，进一步包括：

第一柔性解耦件，所述第一柔性解耦件的一端与所述基座相连，所述第一柔性解耦件的另一端与所述第一X向连接件相连；和

第二柔性解耦件，所述第二柔性解耦件的一端与所述基座相连，所述第二柔性解耦件的另一端与所述第一Y向连接件相连。

5.根据权利要求4所述的大行程三维纳米柔性运动平台，其特征在于，所述第一柔性解耦件沿Y向延伸，所述第二柔性解耦件沿X向延伸。

6.根据权利要求1所述的大行程三维纳米柔性运动平台，其特征在于，进一步包括：

第三Z向柔性解耦件和第四Z向柔性解耦件，所述第三Z向柔性解耦件和所述第四Z向柔性解耦件中的每一个沿Z向延伸，所述第三Z向柔性解耦件的一端与所述终端平台相连，所述第四Z向柔性解耦件的一端与所述终端平台相连；以及

第三放大杆和第四放大杆，所述第三放大杆的下端通过第三下柔性铰链与所述基座相连，所述第三放大杆的上端通过第三上柔性铰链与所述第三Z向柔性解耦件相连，所述第四放大杆的下端通过第四下柔性铰链与所述基座相连，所述第四放大杆的上端通过第四上柔性铰链与所述第四Z向柔性解耦件相连。

7.根据权利要求6所述的大行程三维纳米柔性运动平台，其特征在于，进一步包括：

第五连接件，所述第五连接件与所述第三Z向柔性解耦件的上端相连，所述第五连接件通过所述第三上柔性铰链与所述第三放大杆的上端相连；

L形的第六连接件，所述第六连接件的竖直肢沿Z向延伸，所述第六连接件的竖直肢的上端与所述终端平台相连，所述第六连接件的水平肢与所述第三Z向柔性解耦件的下端相连；

第七连接件，所述第七连接件与所述第四Z向柔性解耦件的上端相连，所述第七连接件通过所述第四上柔性铰链与所述第四放大杆的上端相连；和

L形的第八连接件，所述第八连接件的竖直肢沿Z向延伸，所述第八连接件的竖直肢的上端与所述终端平台相连，所述第八连接件的水平肢与所述第四Z向柔性解耦件的下端相连；

第二X向连接件，所述第二X向连接件沿X向延伸，所述第二X向连接件的一端通过第三柔性铰链与所述第三放大杆相连；和

第二Y向连接件，所述第二Y向连接件沿Y向延伸，所述第二Y向连接件的一端通过第四柔性铰链与所述第四放大杆相连。

8.根据权利要求7所述的大行程三维纳米柔性运动平台，其特征在于，进一步包括：

第三柔性解耦件，所述第三柔性解耦件沿Y向延伸，所述第三柔性解耦件的一端与所述基座相连，所述第三柔性解耦件的另一端与所述第二X向连接件相连；和

第四柔性解耦件，所述第四柔性解耦件沿X向延伸，所述第四柔性解耦件的一端与所述基座相连，所述第四柔性解耦件的另一端与所述第二Y向连接件相连。

9.根据权利要求6所述的大行程三维纳米柔性运动平台，其特征在于，

所述第一Z向柔性解耦件与所述第三Z向柔性解耦件相对YOZ平面对称，所述第二Z向柔性解耦件与所述第四Z向柔性解耦件相对XOZ平面对称，

所述第一放大杆与所述第三放大杆相对YOZ平面对称，所述第二放大杆与所述第四放大杆相对XOZ平面对称。