本发明公开了一种基于柔性梁的层叠式的并联二自由度精密定位平台,该定位平台包括有下层导向平台、上层解耦平台、X轴驱动组件和Y轴驱动组件。下层导向平台为上层运动结构平台提供运动导向,其结构主要包括四组基于柔性铰链的柔性导轨;上层运动解耦平台由用于实现运动解耦的四组柔性铰链、承载台组成;电机安装与锁紧机构包括电机连接器、柔性推杆、电机安装板以及电机轴锁紧机构。上层的运动解耦平台通过八颗锁紧螺钉与下层的柔性导向平台相连接;精密直线电机通过螺钉与电机连接器相连接;电机安装板通过螺钉与导向柔性平台刚性连接,并分别提供二个螺纹孔用于电机连接器的安装。
1.一种基于柔性梁的层叠式的并联二自由度精密定位平台,其特征在于:该定位平台包括有下层导向平台(1)、上层解耦平台(2)、X轴驱动组件(3)和Y轴驱动组件(4);下层导向平台(1)与上层解耦平台(2)之间通过第九螺钉(5)、第十螺钉(6)和第十一螺钉(9)实现固定安装;下层导向平台(1)的中心是空腔(1G),所述的空腔(1G)四周分别设有X轴下层输入端柔性铰链(1C)、X轴下层输出端柔性铰链(1D)、Y轴下层输入端柔性铰链(1E)和X轴下层输出端柔性铰链(1F),X轴下层输入端柔性铰链(1C)与X轴下层输出端柔性铰链(1D)相对设置,Y轴下层输入端柔性铰链(1E)与X轴下层输出端柔性铰链(1F)相对设置;X轴下层输入端柔性铰链(1C)上设有AA柔性梁(111)、AB柔性梁(112)、AC柔性梁(113)、AD柔性梁(114)、AE柔性梁(115)、AF柔性梁(116)、AG柔性梁(117)、AH柔性梁(118)、AA刚性边梁(119A)、AA刚性中梁(119B)、AB刚性中梁(119C);其中,AA柔性梁(111)、AB柔性梁(112)、AC柔性梁(113)和AD柔性梁(114)平行于Y轴,且构成第一单元平行梁;其中,AE柔性梁(115)、AF柔性梁(116)、AG柔性梁(117)和AH柔性梁(118)平行于Y轴,且构成第二单元平行梁;AA刚性中梁(119B)与AB刚性中梁(119C)相对设置在第一单元平行梁与第二单元平行梁之间;AA刚性边梁(119A)设置在第一单元平行梁与第二单元平行梁的外侧,第一单元平行梁与第二单元平行梁的内侧是空腔(1G);X轴下层输出端柔性铰链(1D)上设有BA柔性梁(121)、BB柔性梁(122)、BC柔性梁(123)、BD柔性梁(124)、BE柔性梁(125)、BF柔性梁(126)、BG柔性梁(127)、BH柔性梁(128)、AB刚性边梁(129A)、AC刚性中梁(129B)、AD刚性中梁(129C);其中,BA柔性梁(121)、BB柔性梁(122)、BC柔性梁(123)和BD柔性梁(124)平行于Y轴,且构成第三单元平行梁;其中,BE柔性梁(125)、BF柔性梁(126)、BG柔性梁(127)和BH柔性梁(128)平行于Y轴,且构成第四单元平行梁;AC刚性中梁(129B)与AD刚性中梁(129C)相对设置在第三单元平行梁与第四单元平行梁之间;AB刚性边梁(129A)设置在第三单元平行梁与第四单元平行梁的外侧,第三单元平行梁与第四单元平行梁的内侧是空腔(1G);X轴下层输入端柔性铰链(1C)上设有第三半圆通孔(151)、AA螺纹孔(152)、AB螺纹孔(153)和AC螺纹孔(154);所述第三半圆通孔(151)与X轴安装板(33)上的第一半圆通孔(33C)、X轴锁紧块(2A)上的第五半圆通孔组合得到X轴夹紧孔(7),该X轴夹紧孔(7)用于放置X轴推杆(34)的夹持段(34C);置入X轴夹紧孔(7)内的X轴推杆(34)的夹持段(34C)通过上层解耦平台(2)的X轴锁紧块(2A)压紧,X轴锁紧块2A通过第十螺钉(6)固定在下层导向平台(1)的X轴下层输入端柔性铰链(1C)上;所述AA螺纹孔(152)用于螺纹连接第二螺钉(35);所述AB螺纹孔(153)用于螺纹连接第一螺钉(37);所述AC螺纹孔(154)用于螺纹连接第十螺钉(6);Y轴下层输入端柔性铰链(1E)上设有CA柔性梁(131)、CB柔性梁(132)、CC柔性梁(133)、CD柔性梁(134)、CE柔性梁(135)、CF柔性梁(136)、CG柔性梁(137)、CH柔性梁(138)、AC刚性边梁(139A)、AE刚性中梁(139B)、AF刚性中梁(139C);其中,CA柔性梁(131)、CB柔性梁(132)、CC柔性梁(133)和CD柔性梁(134)平行于X轴,且构成第五单元平行梁;其中,CE柔性梁(135)、CF柔性梁(136)、CG柔性梁(137)和CH柔性梁(138)平行于X轴,且构成第六单元平行梁;AE刚性中梁(139B)与AF刚性中梁(139C)相对设置在第五单元平行梁与第六单元平行梁之间;AC刚性边梁(139A)设置在第五单元平行梁与第六单元平行梁的外侧,第五单元平行梁与第六单元平行梁的内侧是空腔(1G);Y轴下层输出端柔性铰链(1F)上设有DA柔性梁(141)、DB柔性梁(142)、DC柔性梁(143)、DD柔性梁(144)、DE柔性梁(145)、DF柔性梁(146)、DG柔性梁(147)、DH柔性梁(148)、AD刚性边梁(149A)、AG刚性中梁(149B)、AH刚性中梁(149C);其中,DA柔性梁(141)、DB柔性梁(142)、DC柔性梁(143)和DD柔性梁(144)平行于X轴,且构成第七单元平行梁;其中,DE柔性梁(145)、DF柔性梁(146)、DG柔性梁(147)和DH柔性梁(148)平行于X轴,且构成第八单元平行梁;AG刚性中梁(149B)与AH刚性中梁(149C)相对设置在第七单元平行梁与第八单元平行梁之间;AD刚性边梁(149A)设置在第七单元平行梁与第八单元平行梁的外侧,第七单元平行梁与第八单元平行梁的内侧是空腔(1G);Y轴下层输入端柔性铰链(1E)上设有第四半圆通孔(161)、AD螺纹孔(162)、AE螺纹孔(163)和AF螺纹孔(164);所述第四半圆通孔(161)与Y轴安装板(43)上的第二半圆通孔(43C)、Y轴锁紧块(2B)上的第六半圆通孔(261)组合得到Y轴夹紧孔(8),该Y轴夹紧孔(8)用于放置Y轴推杆44的夹持段(44C);置入Y轴夹紧孔(8)内的Y轴推杆(44)的夹持段(44C)通过上层解耦平台(2)的Y轴锁紧块(2B)压紧,Y轴锁紧块(2B)通过第十一螺钉(9)固定在下层导向平台(1)的Y轴下层输入端柔性铰链(1E)上;所述AD螺纹孔(162)用于螺纹连接第六螺钉(45);所述AE螺纹孔(163)用于螺纹连接第五螺钉(47);所述AF螺纹孔(164)用于螺纹连接第十一螺钉(9);上层解耦平台(2)的中心是承载台(2G),所述的承载台(2G)四周分别设有X轴上层输入端柔性铰链(2C)、X轴上层输出端柔性铰链(2D)、Y轴上层输入端柔性铰链(2E)和X轴上层输出端柔性铰链(2F),X轴上层输入端柔性铰链(2C)与X轴上层输出端柔性铰链(2D)相对设置,Y轴上层输入端柔性铰链(2E)与X轴上层输出端柔性铰链(2F)相对设置;X轴上层输入端柔性铰链(2C)上设有EA柔性梁(211)、EB柔性梁(212)、EC柔性梁(213)、ED柔性梁(214)、AA移动梁(215)、BA刚性边梁(216);其中,EA柔性梁(211)、EB柔性梁(212)、EC柔性梁(213)和ED柔性梁(214)平行于X轴,且构成第九单元平行梁;第九单元平行梁的内侧是承载台(2G),第九单元平行梁的外侧是AA移动梁(215);AA移动梁(215)的外侧是X轴锁紧块(2A);第九单元平行梁的上下是BA刚性边梁(216);X轴上层输出端柔性铰链(2D)上设有FA柔性梁(221)、FB柔性梁(222)、FC柔性梁(223)、FD柔性梁(224)、AB移动梁(225)、BB刚性边梁(216);其中,FA柔性梁(221)、FB柔性梁(222)、FC柔性梁(223)和FD柔性梁(224)平行于X轴,且构成第十单元平行梁;第十单元平行梁的内侧是承载台(2G),第十单元平行梁的外侧是AB移动梁(225);BB刚性边梁(226)包围在AB移动梁(225)和第十单元平行梁的外部;X轴上层输入端柔性铰链(2C)的BA刚性边梁(216)上设有X轴锁紧块(2A),所述X轴锁紧块(2A)的下方设有第五半圆通孔(251)、第三沉头孔(252);X轴锁紧块(2A)与X轴安装板(33)平行于Y轴放置,且第五半圆通孔(251)与第一半圆通孔(33C)共同与第三半圆通孔(151)组合得到X轴夹紧孔(7);该X轴夹紧孔(7)用于放置X轴推杆(34)的夹持段(34C);置入X轴夹紧孔(7)内的X轴推杆(34)的夹持段(34C)通过上层解耦平台(2)的X轴锁紧块(2A)压紧,X轴锁紧块(2A)通过第十螺钉(6)固定在下层导向平台(1)的X轴下层输入端柔性铰链(1C)上;所述第三沉头孔(252)用于第十螺钉(6)穿过,穿过后的第十螺钉(6)螺纹连接在AC螺纹孔(154)中;Y轴上层输入端柔性铰链(2E)上设有GA柔性梁(231)、GB柔性梁(232)、GC柔性梁(233)、GD柔性梁(234)、AC移动梁(235)、BC刚性边梁(236);其中,GA柔性梁(231)、GB柔性梁(232)、GC柔性梁(233)和GD柔性梁(234)平行于Y轴,且构成第十一单元平行梁;第十一单元平行梁的内侧是承载台(2G),第十一单元平行梁的外侧是AC移动梁(235);AC移动梁(235)的外侧是Y轴锁紧块(2B);第十一单元平行梁的左右是BC刚性边梁(236);Y轴上层输出端柔性铰链(2F)上设有HA柔性梁(241)、HB柔性梁(242)、HC柔性梁(243)、HD柔性梁(244)、AD移动梁(245)、BD刚性边梁(246);其中,HA柔性梁(241)、HB柔性梁(242)、HC柔性梁(243)和HD柔性梁(244)平行于Y轴,且构成第十二单元平行梁;第十二单元平行梁的内侧是承载台(2G),第十二单元平行梁的外侧是AD移动梁(245);BD刚性边梁(246)包围在AD移动梁(245)和第十二单元平行梁的外部;Y轴上层输入端柔性铰链(2E)的BC刚性边梁(236)上设有Y轴锁紧块(2B),所述Y轴锁紧块(2B)的下方设有第六半圆通孔(261)、第四沉头孔(262);Y轴锁紧块(2B)与Y轴安装板(43)平行于X轴放置,且第六半圆通孔(261)与第二半圆通孔(43C)共同与第四半圆通孔(161)组合得到Y轴夹紧孔(8);该Y轴夹紧孔(8)用于放置Y轴推杆(44)的夹持段(44C);置入Y轴夹紧孔(8)内的Y轴推杆(44)的夹持段(44C)通过上层解耦平台(2)的Y轴锁紧块(2B)压紧,Y轴锁紧块(2B)通过第十一螺钉(9)固定在下层导向平台(1)的Y轴下层输入端柔性铰链(1E)上;所述第四沉头孔(262)用于第十一螺钉(9)穿过,穿过后的第十一螺钉(9)螺纹连接在AE螺纹孔(164)中;X轴驱动组件(3)包括有X轴驱动电机(31)、X轴电机连接件(32)、X轴安装板(33)和X轴推杆(34);X轴电机连接件(32)的中心部位设有中心通孔(32B),该中心通孔(32B)用于X轴驱动电机(31)的输出轴穿过;X轴电机连接件(32)的两侧边设有第一连接体(32E)和第二连接体(32F),第一连接体(32E)上设有CA通孔(32D)和CC通孔(32H),第二连接体(32F)上设有CB通孔(32G)和CD通孔(32J),其中,CA通孔(32D)和CB通孔(32G)用于第二螺钉(35)穿过,通过该第二螺钉(35)能够实现将X轴电机连接件(32)安装在下层导向平台(1)的第一侧面板(1A)上;CC通孔(32H)和CD通孔(32J)用于第三螺钉(36)穿过,通过该第三螺钉(36)能够实现将X轴电机连接件(32)安装在X轴安装板(33)上;X轴电机连接件(32)的安装面板(32A)的四角上设有CE通孔(32C),该CE通孔(32C)用于第四螺钉(38)穿过,通过该第四螺钉(38)实现X轴驱动电机31与X轴电机连接件(32)的安装;X轴安装板(33)上设有第一沉头孔(33A)、第一半圆通孔(33C)和第一螺纹孔(33B);所述第一沉头孔(33A)用于第一螺钉(37)穿过,通过该第一螺钉(37)实现将X轴安装板(33)安装在下层导向平台(1)上;所述第一半圆通孔(33C)用于X轴推杆(34)的一端穿过;所述第一螺纹孔(33B)用于放置第三螺钉(36);X轴推杆(34)上设有螺纹段(34A)、柔性杆(34B)和夹持段(34C);所述螺纹段(34A)与X轴驱动电机(31)的输出轴连接,所述夹持段(34C)置于X轴夹紧孔(7)中,该X轴夹紧孔(7)是由X轴安装板(33)上的第一半圆通孔(33C)和X轴锁紧块(2A)上的第五半圆通孔(251)与下层导向平台(1)上的第三半圆通孔(151)组合得到;Y轴驱动组件(4)包括有Y轴驱动电机(41)、Y轴电机连接件(42)、X轴安装板(43)和X轴推杆(44);Y轴电机连接件(42)的中心部位设有中心通孔(42B),该中心通孔(42B)用于Y轴驱动电机(41)的输出轴穿过;Y轴电机连接件(42)的两侧边设有第三连接体(42E)和第四连接体(42F),第三连接体(42E)上设有DA通孔(42D)和DC通孔(42H),第四连接体(42F)上设有DB通孔(42G)和DD通孔(42J),其中,DA通孔(42D)和DB通孔(42G)用于第六螺钉(45)穿过,通过该第六螺钉(45)能够实现将Y轴电机连接件(42)安装在下层导向平台(1)的第二侧面板1B上;DC通孔(42H)和DD通孔(42J)用于第七螺钉(46)穿过,通过该第七螺钉(46)能够实现将Y轴电机连接件(42)安装在Y轴安装板(43)上;Y轴电机连接件(42)的安装面板(42A)的四角上设有DE通孔(42C),该DE通孔(42C)用于第八螺钉(48)穿过,通过该第八螺钉(48)实现Y轴驱动电机(41)与Y轴电机连接件(42)的安装;Y轴安装板(43)上设有第二沉头孔(43A)、第二半圆通孔(43C)和第二螺纹孔(43B);所述第二沉头孔(43A)用于第五螺钉(47)穿过,通过该第五螺钉(47)实现将Y轴安装板(43)安装在下层导向平台(1)上;所述第二半圆通孔(43C)用于Y轴推杆(44)的一端穿过;所述第二螺纹孔(43B)用于放置第七螺钉(46);Y轴推杆(44)上设有螺纹段(44A)、柔性杆(44B)和夹持段(44C);所述螺纹段(44A)与Y轴驱动电机(41)的输出轴连接,所述夹持段(44C)置于Y轴夹紧孔(8)中,该Y轴夹紧孔(8)是由Y轴安装板(43)上的第二半圆通孔(43C)和Y轴锁紧块(2B)上的第六半圆通孔(261)与下层导向平台(1)上的第四半圆通孔(161)组合得到。
2.根据权利要求1所述的基于柔性梁的层叠式的并联二自由度精密定位平台,其特征在于:下层导向平台(1)对上层解耦平台(2)起到导向作用。
3.根据权利要求1所述的基于柔性梁的层叠式的并联二自由度精密定位平台,其特征在于:所述X轴驱动电机(31)和Y轴驱动电机(41)选取精密直线电机。
4.根据权利要求1所述的基于柔性梁的层叠式的并联二自由度精密定位平台,其特征在于:该定位平台采用对称式设计,应用平行四边形柔性铰链实现运动的解耦。技术领域
本发明涉及一种本发明涉及一种基于柔性铰链的并联二自由度精密定位平台,它采用双层柔性结构实现,具有结构紧凑、低耦合运动误差、工作空间大等优点。
背景技术
精密定位是精密制造和纳操作等学科的关键技术,精密定位平台在半导体加工、光学制造以及微装配等领域有着广泛的应用。随着科学技术的不断进步,人们对精密定位平台分辨率、工作空间等参数提出了更高的要求。为了获得纳米级定位精度,柔性机构被越来越多的用于精密定位平台当作。柔性机构是利用弹性材料的变形来输出位移、实现高精度定位或操作的新型机构。柔性机构通常是利用线切割技术在一块基材上加工而成,因而可以免去复杂的装配过程。此外,相对传统的刚性机构,它具有无间隙、无摩擦、无需润滑等优点,利用压电直接驱动技术,可以方便地进行精密位置控制,实现纳米级高精度定位。在精密工程中,柔性机构有着越来越多的应用。对于二自由度并联柔性机构,一个方向的位移输出往往会引起其垂直方向的微小位移,这就是寄生运动,寄生运动的存在会影响定位平台的定位精度,因此并联柔性机构的解耦设计非常关键。尽管通过对称设计可以在理论上消除寄生运动,但是由于加工以及安装误差的存在,寄生运动仍然难以避免。
发明内容
本发明的目的是提供一种基于柔性梁的层叠式的并联二自由度精密定位平台,该定位平台采用双层柔性平台设计思想。为了消除并联柔性机构在X和Y方向的耦合运动,本发明定位平台不仅采用了对称式设计,同时增加了下层导向柔性机构,进一步限制X方向与Y方向的耦合运动。本发明的一种基于柔性梁的层叠式的并联二自由度精密定位平台,该定位平台包括有下层导向平台(1)、上层解耦平台(2)、X轴驱动组件(3)和Y轴驱动组件(4);下层导向平台(1)与上层解耦平台(2)之间通过第九螺钉(5)、第十螺钉(6)和第十一螺钉(9)实现固定安装。下层导向平台(1)的中心是空腔(1G),所述的空腔(1G)四周分别设有X轴下层输入端柔性铰链(1C)、X轴下层输出端柔性铰链(1D)、Y轴下层输入端柔性铰链(1E)和X轴下层输出端柔性铰链(1F),X轴下层输入端柔性铰链(1C)与X轴下层输出端柔性铰链(1D)相对设置,Y轴下层输入端柔性铰链(1E)与X轴下层输出端柔性铰链(1F)相对设置。上层解耦平台(2)的中心是承载台(2G),所述的承载台(2G)四周分别设有X轴上层输入端柔性铰链(2C)、X轴上层输出端柔性铰链(2D)、Y轴上层输入端柔性铰链(2E)和X轴上层输出端柔性铰链(2F),X轴上层输入端柔性铰链(2C)与X轴上层输出端柔性铰链(2D)相对设置,Y轴上层输入端柔性铰链(2E)与X轴上层输出端柔性铰链(2F)相对设置。X轴驱动组件(3)包括有X轴驱动电机(31)、X轴电机连接件(32)、X轴安装板(33)和X轴推杆(34)。Y轴驱动组件(4)包括有Y轴驱动电机(41)、Y轴电机连接件(42)、X轴安装板(43)和X轴推杆(44)。本发明的二自由度精密定位平台,下层导向平台为上层运动结构平台提供运动导向,其结构主要包括四组基于柔性铰链的柔性导轨;上层运动解耦平台由用于实现运动解耦的四组柔性铰链、承载台组成;电机安装与锁紧机构包括电机连接器、柔性推杆、电机安装板以及电机轴锁紧机构。上层的运动解耦平台通过八颗锁紧螺钉与下层的柔性导向平台相连接;精密直线电机通过螺钉与电机连接器相连接;电机安装板通过螺钉与导向柔性平台刚性连接,并分别提供二个螺纹孔用于电机连接器的安装。本发明基于柔性梁的层叠式的并联二自由度精密定位平台的优点在于:1定位平台采用双层柔性机构,分别实现定位平台的导向与运动解耦功功能,与单层结构相比,结构紧凑,占用水平空间小。2采用模块化设计思想,上层实现运动解耦,下层作为运动导向,便于定位平台的重构与扩展。3利用本发明利用分层的思想,分别加工每层柔性单元,最后通过螺钉连接不同层,实现空间柔性机构的功能,利用这种概念甚至可以扩展至多层柔性机构,实现更复杂的功能,但就其加工难度而言,仍然是单层柔性机构的加工,加工难度低。4为了消除并联柔性机构在X和Y方向的耦合运动,本发明定位平台不仅采用了对称式设计,同时增加了下层导向柔性机构,进一步限制X方向与Y方向的耦合运动。本发明设计的定位平台具有很好的运动解耦特性,保证了在大行程(±1mm)范围内不会产生明显的寄生运动。
附图说明
图1是本发明基于柔性梁的层叠式的并联二自由度精密定位平台的结构图。图1A是图1的分解图。图1B是图1的另一分解图。图2是在本发明下层导向平台上标注铰链的结构图。图2A是在本发明下层导向平台上标注螺纹孔的结构图。图2B是在本发明下层导向平台上标注切缝对比的正视图。图2C是在本发明下层导向平台上标注梁的正视图。图2D是本发明下层导向平台承受X轴电机输出的驱动力FX时的变形示意图。图3是在本发明上层解耦平台上标注铰链的结构图。图3A是在本发明上层解耦平台上标注锁紧块的结构图。图3B是在本发明上层解耦平台上标注切缝对比的正视图。图3C是在本发明上层解耦平台上标注梁的正视图。图3D是本发明上层解耦平台的后视图。图3E是本发明上层解耦平台承受X轴电机输出的驱动力FX时的变形示意图。图4是本发明X轴驱动组件中的X轴电机连接件的结构图。图4A是本发明X轴驱动组件中的X轴安装板的结构图。图4B是本发明X轴驱动组件中的X轴推杆的结构图。图5是本发明Y轴驱动组件中的Y轴电机连接件的结构图。图5A是本发明Y轴驱动组件中的Y轴安装板的结构图。图5B是本发明Y轴驱动组件中的Y轴推杆的结构图。ntent="drawing" img-format="tif" inline="no" orientation="portrait" wi="700"/>ntent="drawing" img-format="tif" inline="no" orientation="portrait" wi="472"/>
具体实施方式
下面将结合附图对本发明做进一步的详细说明。参见图1、图1A、图1B所示,本发明的一种基于柔性梁的层叠式的并联二自由度精密定位平台,其定位平台包括有下层导向平台1、上层解耦平台2、X轴驱动组件3和Y轴驱动组件4。其中,下层导向平台1与上层解耦平台2之间通过8颗第九螺钉5、2颗第十螺钉6和2颗第十一螺钉9实现固定安装。即8颗第九螺钉5分别穿过上层解耦平台2的上通孔2K后螺纹连接在下层导向平台1的下螺纹孔1K中。即2颗第十螺钉6穿过上层解耦平台2的第三沉头孔252后螺纹连接在下层导向平台1的AC螺纹孔154中。即2颗第十螺钉6穿过上层解耦平台2的第四沉头孔262后螺纹连接在下层导向平台1的AF螺纹孔164中。(一)下层导向平台1参见图1、图1A、图1B、图2、图2A、图2B所示,下层导向平台1为采用线切割工艺加工出的一体成型的结构件,这样的结构件能够减少各个零部件之间的装配误差。为了方便说明,请参见图2B所示的具有切缝的结构图。图中,通过线切割工艺切除切缝(即切缝1H、矩形切缝1J)形成柔性梁,在有作用力的条件下,柔性梁会变形。在本发明中,下层导向平台1为正四边形形状。参见图2所示,下层导向平台1的中心为正四边形的空腔1G,所述的空腔1G四周分别设有X轴下层输入端柔性铰链1C、X轴下层输出端柔性铰链1D、Y轴下层输入端柔性铰链1E和X轴下层输出端柔性铰链1F,X轴下层输入端柔性铰链1C与X轴下层输出端柔性铰链1D相对设置,Y轴下层输入端柔性铰链1E与X轴下层输出端柔性铰链1F相对设置。参见图2C所示,X轴下层输入端柔性铰链1C上设有AA柔性梁111、AB柔性梁112、AC柔性梁113、AD柔性梁114、AE柔性梁115、AF柔性梁116、AG柔性梁117、AH柔性梁118、AA刚性边梁119A、AA刚性中梁119B、AB刚性中梁119C;其中,AA柔性梁111、AB柔性梁112、AC柔性梁113和AD柔性梁114平行于Y轴,且构成第一单元平行梁;其中,AE柔性梁115、AF柔性梁116、AG柔性梁117和AH柔性梁118平行于Y轴,且构成第二单元平行梁;AA刚性中梁119B与AB刚性中梁119C相对设置在第一单元平行梁与第二单元平行梁之间。AA刚性边梁119A设置在第一单元平行梁与第二单元平行梁的外侧,第一单元平行梁与第二单元平行梁的内侧是空腔1G。X轴下层输出端柔性铰链1D上设有BA柔性梁121、BB柔性梁122、BC柔性梁123、BD柔性梁124、BE柔性梁125、BF柔性梁126、BG柔性梁127、BH柔性梁128、AB刚性边梁129A、AC刚性中梁129B、AD刚性中梁129C;其中,BA柔性梁121、BB柔性梁122、BC柔性梁123和BD柔性梁124平行于Y轴,且构成第三单元平行梁;其中,BE柔性梁125、BF柔性梁126、BG柔性梁127和BH柔性梁128平行于Y轴,且构成第四单元平行梁;AC刚性中梁129B与AD刚性中梁129C相对设置在第三单元平行梁与第四单元平行梁之间。AB刚性边梁129A设置在第三单元平行梁与第四单元平行梁的外侧,第三单元平行梁与第四单元平行梁的内侧是空腔1G。参见图2A所示,X轴下层输入端柔性铰链1C上设有第三半圆通孔151、AA螺纹孔152、AB螺纹孔153和AC螺纹孔154;所述第三半圆通孔151与X轴安装板33上的第一半圆通孔33C、X轴锁紧块2A上的第五半圆通孔共形得到X轴夹紧孔7,该X轴夹紧孔7用于放置X轴推杆34的夹持段34C;置入X轴夹紧孔7内的X轴推杆34的夹持段34C通过上层解耦平台2的X轴锁紧块2A压紧,X轴锁紧块2A通过第十螺钉6固定在下层导向平台1的X轴下层输入端柔性铰链1C上。所述AA螺纹孔152用于螺纹连接第二螺钉35。所述AB螺纹孔153用于螺纹连接第一螺钉37。所述AC螺纹孔154用于螺纹连接第十螺钉6。参见图2C所示,Y轴下层输入端柔性铰链1E上设有CA柔性梁131、CB柔性梁132、CC柔性梁133、CD柔性梁134、CE柔性梁135、CF柔性梁136、CG柔性梁137、CH柔性梁138、AC刚性边梁139A、AE刚性中梁139B、AF刚性中梁139C;其中,CA柔性梁131、CB柔性梁132、CC柔性梁133和CD柔性梁134平行于X轴,且构成第五单元平行梁;其中,CE柔性梁135、CF柔性梁136、CG柔性梁137和CH柔性梁138平行于X轴,且构成第六单元平行梁;AE刚性中梁139B与AF刚性中梁139C相对设置在第五单元平行梁与第六单元平行梁之间。AC刚性边梁139A设置在第五单元平行梁与第六单元平行梁的外侧,第五单元平行梁与第六单元平行梁的内侧是空腔1G。Y轴下层输出端柔性铰链1F上设有DA柔性梁141、DB柔性梁142、DC柔性梁143、DD柔性梁144、DE柔性梁145、DF柔性梁146、DG柔性梁147、DH柔性梁148、AD刚性边梁149A、AG刚性中梁149B、AH刚性中梁149C;其中,DA柔性梁141、DB柔性梁142、DC柔性梁143和DD柔性梁144平行于X轴,且构成第七单元平行梁;其中,DE柔性梁145、DF柔性梁146、DG柔性梁147和DH柔性梁148平行于X轴,且构成第八单元平行梁;AG刚性中梁149B与AH刚性中梁149C相对设置在第七单元平行梁与第八单元平行梁之间。AD刚性边梁149A设置在第七单元平行梁与第八单元平行梁的外侧,第七单元平行梁与第八单元平行梁的内侧是空腔1G。参见图2A所示,Y轴下层输入端柔性铰链1E上设有第四半圆通孔161、AD螺纹孔162、AE螺纹孔163和AF螺纹孔164;所述第四半圆通孔161与Y轴安装板43上的第二半圆通孔43C、Y轴锁紧块2B上的第六半圆通孔261共形得到Y轴夹紧孔8,该Y轴夹紧孔8用于放置Y轴推杆44的夹持段44C;置入Y轴夹紧孔8内的Y轴推杆44的夹持段44C通过上层解耦平台2的Y轴锁紧块2B压紧,Y轴锁紧块2B通过第十一螺钉9固定在下层导向平台1的Y轴下层输入端柔性铰链1E上。所述AD螺纹孔162用于螺纹连接第六螺钉45。所述AE螺纹孔163用于螺纹连接第五螺钉47。所述AF螺纹孔164用于螺纹连接第十一螺钉9。(二)上层解耦平台2参见图1、图1A、图1B、图3、图3A、图3B所示,上层解耦平台2为采用线切割工艺加工出的一体成型的结构件,这样的结构件能够减少各个零部件之间的装配误差。为了方便说明,请参见图3B所示的具有切缝的结构图。图中,通过线切割工艺切除切缝(即切缝2H、矩形切缝2J)形成柔性梁,在有作用力的条件下,柔性梁会变形。参见图3所示,上层解耦平台2的中心为正四边形的承载台2G,所述的承载台2G四周分别设有X轴上层输入端柔性铰链2C、X轴上层输出端柔性铰链2D、Y轴上层输入端柔性铰链2E和X轴上层输出端柔性铰链2F,X轴上层输入端柔性铰链2C与X轴上层输出端柔性铰链2D相对设置,Y轴上层输入端柔性铰链2E与X轴上层输出端柔性铰链2F相对设置。在本发明中,承载台2G用于安装需要进行精密定位的设备。参见图3C所示,X轴上层输入端柔性铰链2C上设有EA柔性梁211、EB柔性梁212、EC柔性梁213、ED柔性梁214、AA移动梁215、BA刚性边梁216;其中,EA柔性梁211、EB柔性梁212、EC柔性梁213和ED柔性梁214平行于X轴,且构成第九单元平行梁;第九单元平行梁的内侧是承载台2G,第九单元平行梁的外侧是AA移动梁215;AA移动梁215的外侧是X轴锁紧块2A;第九单元平行梁的上下(即Y轴方向上)是BA刚性边梁216。X轴上层输出端柔性铰链2D上设有FA柔性梁221、FB柔性梁222、FC柔性梁223、FD柔性梁224、AB移动梁225、BB刚性边梁216;其中,FA柔性梁221、FB柔性梁222、FC柔性梁223和FD柔性梁224平行于X轴,且构成第十单元平行梁;第十单元平行梁的内侧是承载台2G,第十单元平行梁的外侧是AB移动梁225;BB刚性边梁226包围在AB移动梁225和第十单元平行梁的外部。参见图3A所示,X轴上层输入端柔性铰链2C的BA刚性边梁216上设有X轴锁紧块2A,所述X轴锁紧块2A的下方设有第五半圆通孔251、第三沉头孔252;X轴锁紧块2A与X轴安装板33平行于Y轴放置,且第五半圆通孔251与第一半圆通孔33C共同与第三半圆通孔151共形得到X轴夹紧孔7。该X轴夹紧孔7用于放置X轴推杆34的夹持段34C;置入X轴夹紧孔7内的X轴推杆34的夹持段34C通过上层解耦平台2的X轴锁紧块2A压紧,X轴锁紧块2A通过第十螺钉6固定在下层导向平台1的X轴下层输入端柔性铰链1C上。所述第三沉头孔252用于第十螺钉6穿过,穿过后的第十螺钉6螺纹连接在AC螺纹孔154中。通过第十螺钉6实现将上层解耦平台2的X轴锁紧块2A固定在下层导向平台1的X轴下层输入端柔性铰链1C的AA刚性边梁119A上。参见图3C所示,Y轴上层输入端柔性铰链2E上设有GA柔性梁231、GB柔性梁232、GC柔性梁233、GD柔性梁234、AC移动梁235、BC刚性边梁236;其中,GA柔性梁231、GB柔性梁232、GC柔性梁233和GD柔性梁234平行于Y轴,且构成第十一单元平行梁;第十一单元平行梁的内侧是承载台2G,第十一单元平行梁的外侧是AC移动梁235;AC移动梁235的外侧是Y轴锁紧块2B;第十一单元平行梁的左右(即X轴方向上)是BC刚性边梁236。Y轴上层输出端柔性铰链2F上设有HA柔性梁241、HB柔性梁242、HC柔性梁243、HD柔性梁244、AD移动梁245、BD刚性边梁246;其中,HA柔性梁241、HB柔性梁242、HC柔性梁243和HD柔性梁244平行于Y轴,且构成第十二单元平行梁;第十二单元平行梁的内侧是承载台2G,第十二单元平行梁的外侧是AD移动梁245;BD刚性边梁246包围在AD移动梁245和第十二单元平行梁的外部。参见图3A所示,Y轴上层输入端柔性铰链2E的BC刚性边梁236上设有Y轴锁紧块2B,所述Y轴锁紧块2B的下方设有第六半圆通孔261、第四沉头孔262;Y轴锁紧块2B与Y轴安装板43平行于X轴放置,且第六半圆通孔261与第二半圆通孔43C共同与第四半圆通孔161共形得到Y轴夹紧孔8。该Y轴夹紧孔8用于放置Y轴推杆44的夹持段44C;置入Y轴夹紧孔8内的Y轴推杆44的夹持段44C通过上层解耦平台2的Y轴锁紧块2B压紧,Y轴锁紧块2B通过第十一螺钉9固定在下层导向平台1的Y轴下层输入端柔性铰链1E上。所述第四沉头孔262用于第十一螺钉9穿过,穿过后的第十一螺钉9螺纹连接在AE螺纹孔164中。通过第十一螺钉9实现将上层解耦平台2的Y轴锁紧块2B固定在下层导向平台1的Y轴下层输入端柔性铰链1E的AC刚性边梁139A上。在本发明中,下层导向平台1对上层解耦平台2起到导向作用。(三)X轴驱动组件3参见图1、图1A、图1B、图4所示,X轴驱动组件3包括有X轴驱动电机31、X轴电机连接件32、X轴安装板33和X轴推杆34。所述X轴驱动电机31选取精密直线电机。参见图4所示,X轴电机连接件32为一体加工成型件。X轴电机连接件32的中心部位设有中心通孔32B,该中心通孔32B用于X轴驱动电机31的输出轴穿过;X轴电机连接件32的两侧边设有第一连接体32E和第二连接体32F,第一连接体32E上设有CA通孔32D和CC通孔32H,第二连接体32F上设有CB通孔32G和CD通孔32J,其中,CA通孔32D和CB通孔32G用于第二螺钉35穿过,通过该第二螺钉35能够实现将X轴电机连接件32安装在下层导向平台1的第一侧面板1A上;CC通孔32H和CD通孔32J用于第三螺钉36穿过,通过该第三螺钉36能够实现将X轴电机连接件32安装在X轴安装板33上;X轴电机连接件32的安装面板32A的四角上设有CE通孔32C,该CE通孔32C用于第四螺钉38穿过,通过该第四螺钉38实现X轴驱动电机31与X轴电机连接件32的安装。参见图4A所示,X轴安装板33上设有第一沉头孔33A、第一半圆通孔33C和第一螺纹孔33B;所述第一沉头孔33A用于第一螺钉37穿过,通过该第一螺钉37实现将X轴安装板33安装在下层导向平台1上;所述第一半圆通孔33C用于X轴推杆34的一端穿过;所述第一螺纹孔33B用于放置第三螺钉36,该第一螺纹孔33B实现X轴安装板33与X轴电机连接件32的连接体(32E、32F)之间的连接。参见图4B所示,X轴推杆34上设有螺纹段34A、柔性杆34B和夹持段34C。所述螺纹段34A与X轴驱动电机31的输出轴连接,所述夹持段34C置于X轴夹紧孔7中,该X轴夹紧孔7是由X轴安装板33上的第一半圆通孔33C和X轴锁紧块2A上的第五半圆通孔251与下层导向平台1上的第三半圆通孔151共形得到。(四)Y轴驱动组件4参见图1、图1A、图1B、图5所示,Y轴驱动组件4包括有Y轴驱动电机41、Y轴电机连接件42、X轴安装板43和X轴推杆44。所述Y轴驱动电机41选取精密直线电机。参见图5所示,Y轴电机连接件42为一体加工成型件。Y轴电机连接件42的中心部位设有中心通孔42B,该中心通孔42B用于Y轴驱动电机41的输出轴穿过;Y轴电机连接件42的两侧边设有第三连接体42E和第四连接体42F,第三连接体42E上设有DA通孔42D和DC通孔42H,第四连接体42F上设有DB通孔42G和DD通孔42J,其中,DA通孔42D和DB通孔42G用于第六螺钉45穿过,通过该第六螺钉45能够实现将Y轴电机连接件42安装在下层导向平台1的第二侧面板1B上;DC通孔42H和DD通孔42J用于第七螺钉46穿过,通过该第七螺钉46能够实现将Y轴电机连接件42安装在Y轴安装板43上;Y轴电机连接件42的安装面板42A的四角上设有DE通孔42C,该DE通孔42C用于第八螺钉48穿过,通过该第八螺钉48实现Y轴驱动电机41与Y轴电机连接件42的安装。参见图5A所示,Y轴安装板43上设有第二沉头孔43A、第二半圆通孔43C和第二螺纹孔43B;所述第二沉头孔43A用于第五螺钉47穿过,通过该第五螺钉47实现将Y轴安装板43安装在下层导向平台1上;所述第二半圆通孔43C用于Y轴推杆44的一端穿过;所述第二螺纹孔43B用于放置第七螺钉46,该第七螺纹孔43B实现Y轴安装板43与Y轴电机连接件42的连接体(42E、42F)之间的连接。参见图5B所示,Y轴推杆44上设有螺纹段44A、柔性杆44B和夹持段44C。所述螺纹段44A与Y轴驱动电机41的输出轴连接,所述夹持段44C置于Y轴夹紧孔8中,该Y轴夹紧孔8是由Y轴安装板43上的第二半圆通孔43C和Y轴锁紧块2B上的第六半圆通孔261与下层导向平台1上的第四半圆通孔161共形得到。在本发明中,柔性推杆(即X轴推杆34、Y轴推杆44)是连接精密直线电机与双层平台(即上层解耦平台、下层导向平台)的部件,它一端为螺纹结构,与电机输出轴相连;另一端为圆柱结构,通过X轴、Y轴锁紧场面与双层平台的输入端抱紧。柔性推杆能够吸收电机输出轴与上层解耦平台输入端的对准误差,降低电机轴承受径向应力,避免电机损坏。(五)运动方式参见图2D、图3E所示的承载台2G承受X轴电机输出的驱动力FX时的柔性铰链变形示意图。对于承载台2G承受Y轴电机输出的驱动力FY时的柔性铰链变形与X轴上的柔性铰链变形是相同的,故省略了Y轴承受力的示意图。在进行精密定位时,X轴和Y轴是同时输出驱动力的。本发明设计的机构能够实现大行程、低耦合误差的精密驱动。本发明的定位平台采用对称式设计思想,应用平行四边形柔性铰链实现运动的解耦,即x轴方向的驱动不会带来y轴方向的寄生运动,反之亦然。由于上层解耦平台2中的刚性边梁(215、225、235、245)分别与下层导向平台1中的刚性边梁(119A、129A、139A、149A)通过第九螺钉5连接,则有下层导向平台1中的刚性边梁的运动将会对上层解耦平台2中的刚性边梁的运动产生导向作用。下层导向平台1在x轴驱动电机作用力FX下的受力与运动过程为:下层导向平台1的四个方向上的结构分别实现X轴或Y轴电机驱动位移的导向与解耦传递。以X轴为例,当X轴驱动电机以力FX作用于柔性导向平台的AA刚性边梁119A时,AA刚性边梁119A将沿X轴方向运动,同时作用力FX经由柔性梁111~114与115~118传递至刚性中梁119B与119C,从而带动其沿X轴方向运动;刚性中梁119B与119C的运动进一步带动柔性梁121~124与125~128、刚性中梁129B与129C发生弯曲变形。由于下层导向平台1的中心部位是空腔1G,因此作用力FX会减轻。此过程中,111~114与115~118,121~124与125~128组成了四组平行四边形机构,在X轴方向对刚性边梁和刚性中梁起到良好的导向作用,同时限制了Y方向的自由度。可以将部件111~114与115~118所组成的柔性子结构看成沿X轴方向的第一组单自由度柔性导轨。同理,121~124与126~128为第二组单自由度柔性导轨。同理,131~134与135~138为第三组单自由度柔性导轨。同理,141~144与145~148为第四组单自由度柔性导轨。在FX作用下,下层导向平台1的AA刚性边梁119A的运动传递至上层解耦平台2的BA刚性边梁216,并通过上层解耦平台2的AA移动梁215传递至BA刚性边梁216令其沿X轴方向运动。BA刚性边梁216经由柔性梁211~214拉动刚性中梁119B与119C沿X轴产生位移,刚性中梁119B与119C进一步带动柔性梁121~124与126~128发生位移。而刚性边梁139A与139A在X轴方向具有较大的刚度,不会产生移动。上层解耦平台2在x轴驱动电机作用力FX下的受力与运动过程为:在X轴驱动电机的作用下,上层解耦平台2上的梁结构以及承载台2G在X轴方向有足够的刚度,因此将整体沿X轴方向运动。而刚性边梁236、246由于下层导向平台1的导向作用,不会发生沿X轴方向的运动。载物台2G的X轴方向运动将通过柔性梁232与233、242与243带动刚性移动梁235、245向X轴方向运动。刚性移动梁235、245带动柔性梁231与234、241与246发生变形。运动过程中,柔性梁231~234,241~246起到运动导向作用,防止刚性移动梁215、235产生旋转运动,进而带来寄生运动。此外,由于柔性梁231~234,241~246发生变形,减少了由于承载平台沿X轴方向运动而产生的对刚性移动梁215、235的拉力作用,提高运动解耦性能。本发明设计的二自由度精密定位平台包括:位于底层的柔性导向平台、上层的运动解耦平台、电机安装锁紧机构等组成。其中,下层导向平台为上层运动结构平台提供运动导向,其结构主要包括四组基于柔性铰链的柔性导轨;上层运动解耦平台由用于实现运动解耦的四组柔性铰链、承载台组成;电机安装与锁紧机构包括电机连接器、柔性推杆、电机安装板以及电机轴锁紧机构。上层的运动解耦平台通过八颗锁紧螺钉与下层的柔性导向平台相连接;精密直线电机通过螺钉与电机连接器相连接;电机安装板通过螺钉与导向柔性平台刚性连接,并分别提供二个螺纹孔用于电机连接器的安装。