一种大行程五自由度纳米操作器

本发明涉及一种精密驱动器，具体涉及一种大行程五自由度纳米操作器。

背景技术：

随着科技发展和研究对象不断细化，纳米操作器在精密微操作任务中的作用日益重要，并被广泛应用于精密微操作领域，如微小零件组装、光纤对接、生物制药、微创手术、显微成像和数据存储等。

目前，二自由度和三自由度的纳米操作器居多，大于三自由度的纳米操作器较少，且无位移放大机构，工作行程较小，运动灵活性较差。无法保证精密微操作任务的效率和质量，甚至无法完成工作任务，破坏被操作对象。此外，为了保证纳米操作器平动运动稳定且控制简易，纳米操作器需要具有低输出耦合位移。为了提高工作质量与效率，纳米操作器需要具有大行程、高精度、低位移耦合、结构紧凑和多自由度的特性。在满足纳米操作器高精度、多自由度和低输出耦合比性能需求的同时，如何有效地对输出位移进行放大仍然有不少技术难题需要进一步分析和解决，为了保证精密微操作任务的质量和效率，进一步提高柔顺纳米操作器的性能至关重要。

技术实现要素：

本发明是为克服现有技术不足，提供一种大行程五自由度纳米操作器。该纳米操作器具有大行程的优点，可完成大范围的精密微操作任务，操作精度高。

一种大行程五自由度纳米操作器，包含三自由度柔顺放大微动平台、底座、二自由度柔顺放大微动平台、垫片、支架和柔顺放大微夹持器；三自由度柔顺放大微动平台安装在底座上，二自由度柔顺放大微动平台与三自由度柔顺放大微动平台的输出端相连，且二者由垫片相隔开，柔顺放大微夹持器通过支架与二自由度柔顺放大微动平台的输出端连接；三自由度柔顺放大微动平台具有输出沿横向平动、沿纵向平动以及绕竖直线旋转的自由度，二自由度柔顺放大微动平台具有输出绕水平线旋转和沿竖向平动的自由度，柔顺放大微夹持器能实现大行程平动夹持。

进一步地，所述三自由度柔顺放大微动平台包含固定机架一、工作平台一、四个柔性平行四边形机构一、四个压电叠堆驱动器一和八个双摇杆放大机构；所述固定机架一安装在底座上，固定机架的中部具有工作平台一，工作平台一的四个拐角设置分别有柔性平行四边形机构一，四个柔性平行四边形机构一呈阵列布置，相邻两个柔性平行四边形机构一之间镜像布置有两个双摇杆放大机构，每个所述双摇杆放大机构分别与固定机架和柔性平行四边形机构一相连，固定机架与每个双摇杆放大机构之间均具有一个可放置压电叠堆驱动器一的固定槽，双摇杆放大机构将压电叠堆驱动器一的输入位移进行放大，通过柔性平行四边形机构一传递到工作平台一，四个压电叠堆驱动器一安装在相邻异侧的四个固定槽内，实现三自由度运动。

进一步地，所述二自由度柔顺放大微动平台包含固定机架二、工作平台二、叶型柔性铰链二、桥式放大机构、转动柔顺机构和四个压电叠堆驱动器二；固定机架二的中部设置有工作平台二，工作平台二的两侧分别通过桥式放大机构与第二叶型柔性铰链连接，工作平台二的另外两侧分别通过转动柔顺机构与第二叶型柔性铰链连接，所有第二叶型柔性铰链与固定机架二连接，桥式放大机构和转动柔顺机构分别与固定机架二之间布置有压电叠堆驱动器二，桥式放大机构将压电叠堆驱动器一的输入位移进行放大传递到工作平台二并驱动工作平台二上下平动，转动柔顺机构将压电叠堆驱动器一的输入位移传递到工作平台二并驱动工作平台二扭转，固定机架二通过螺钉及垫片固定在工作平台一上，支架的下部固定在工作平台二上，微夹持器固定在支架的上部。

进一步地，所述柔顺放大微夹持器包含固定机架三和镜像布置的两条微夹持臂，每条微夹持臂包含压电叠堆驱动器三、夹头、导向杆、柔性平行四边形机构二和双桥式-杠杆放大机构；固定机架三与支架的上部固连，固定机架三上布置有柔性平行四边形机构二和双桥式杠杆放大机构，夹头通过柔性平行四边形机构二与导向杆柔性连接，导向杆与双桥式杠杆放大机构柔性连接，压电叠堆驱动器三布置在双桥式杠杆放大机构内，双桥式杠杆放大机构内将压电叠堆驱动器三的输入位移进行放大传递于柔性平行四边形机构二，实现夹头的平动夹持，固定机架三固定在支架的上部。

本发明相比现有技术的有益效果是：

本发明三自由度柔顺放大微动平台、二自由度柔顺放大微动平台和柔顺放大微夹持器构建的五自由度纳米操作器使得纳米操作器具有大行程的优点，可完成大范围的精密微操作任务，既能实现大行程和低耦合位移输出，又能实现多驱动模式，同时具有五个自由度且结构紧凑的高寿命的优点；三自由度柔顺放大微动平台和二自由度柔顺放大微动平台装配，实现五个自由度运动；结构紧凑且具有低的输出耦合位移，可实现平动夹持，提高操作精度。本发明重量轻、操作方便，适用于微操作机器人系统和微机电系统。

三自由度柔顺放大微动平台、二自由度柔顺放大微动平台和柔顺放大微夹持器分别通过线切割加工而成，装配后为一个整体，具有体积小、无机械摩擦、导向精度高、加工精度易于保证和无需装配的优点。

下面结合附图和实施例对本发明的技术方案作进一步地说明：

附图说明

图1为一种大行程五自由度纳米操作器总装示意图；

图2为三自由度柔顺放大微动平台与底座装配的总装示意图；

图3为三自由度柔顺放大微动平台机械结构示意图；

图4为底座的示意图；

图5为二自由度柔顺放大微动平台的总装示意图；

图6为垫片的结构示意图；

图7为二自由度柔顺放大微动平台机械结构示意图；

图8为图7中a处局部放大示意图；

图9为支架结构示意图；

图10为柔顺放大微夹持器的立体结构示意图；

图11为柔顺放大微夹持器结构示意图。

具体实施方式

如图1所示，本实施方式的一种大行程五自由度纳米操作器，包含三自由度柔顺放大微动平台1、底座2、二自由度柔顺放大微动平台3、垫片4、支架5和柔顺放大微夹持器6；三自由度柔顺放大微动平台1安装在底座2上，二自由度柔顺放大微动平台3与三自由度柔顺放大微动平台1的输出端相连，且二者由垫片4相隔开，柔顺放大微夹持器6通过支架5与二自由度柔顺放大微动平台3的输出端连接；

三自由度柔顺放大微动平台1具有输出沿横向平动、沿纵向平动以及绕竖直线旋转的自由度，二自由度柔顺放大微动平台3具有输出绕水平线旋转和沿竖向平动的自由度，柔顺放大微夹持器6能实现大行程平动夹持。上述实施方式的纳米操作器结构紧凑，即可实现大行程和低耦合位移输出，又能实现多驱动模式。

进一步地，如图2-图4所示，本实施方式的三自由度柔顺放大微动平台1具有完全对称结构，所述三自由度柔顺放大微动平台1包含固定机架一11、工作平台一16、四个柔性平行四边形机构一f、四个压电叠堆驱动器一d1和八个双摇杆放大机构10；

所述固定机架一11安装在底座2上，固定机架一11的中部具有工作平台一16，工作平台一16的四个拐角设置分别有柔性平行四边形机构一f，四个柔性平行四边形机构一f呈阵列布置，相邻两个柔性平行四边形机构一f之间镜像布置有两个双摇杆放大机构10，每个所述双摇杆放大机构10分别与固定机架11和柔性平行四边形机构一f相连，固定机架11与每个双摇杆放大机构10之间均具有一个可放置压电叠堆驱动器一d1的固定槽p1，双摇杆放大机构10将压电叠堆驱动器一d1的输入位移进行放大，通过柔性平行四边形机构一f传递到工作平台一16，四个压电叠堆驱动器一d1安装在相邻异侧的四个固定槽p1内，实现三自由度运动。

上述实施方式中，固定螺钉一l1将三自由度柔顺放大微动平台1的固定机架一11固定在底座2上，固定螺钉一l1穿过小孔21并紧固，固定螺钉二g1将三自由度柔顺放大微动平台1和底座2固定在工作场所。固定螺钉二g1穿过大孔22被紧固。如图4所示，底座2中间部分为空心，空心部分正对三自由度柔顺放大微动平台1的运动部分(工作平台一16、四个柔性平行四边形机构一f、四个压电叠堆驱动器一d1和八个双摇杆放大机构10)，作用为防止底座2与三自由度柔顺放大微动平台1的运动部分接触，避免运动摩擦。其中，压电叠堆驱动器一d1通过预紧螺钉一v11预紧实现固定，利用压电逆效应，压电叠堆驱动器一d1，将电能转换成机械能，在施加电压时会伸长，作直线运动，伸长量随电压变化而变化。

本实施方式的三自由度柔顺放大微动平台1的都具有8个双摇杆放大机构，所以具有较大的运动行程；三自由度柔顺放大微动平台1具有完全对称结构，所以在x轴方向或者y轴方向平动时，由于两侧的结构完全相同，所以两侧具有相同的解耦刚度，平动时，产生低耦合位移，从而提高控制精度和操作质量，同时可实现三自由度运动，提高工作的灵活性；三自由度柔顺放大微动平台1具有8个压电叠堆驱动器一的安装位置，四个压电叠堆安装在不同的安装位置，可实现不同的驱动模式，实现不同形式的运动自由度，使得操作更加灵活，适应多种类型的工作任务。

作为一个实施例，如图3所示，上述的每个所述双摇杆放大机构10包含输入块一12、刚性杆一13、刚性杆二14、刚性杆三15和若干个第一直圆型柔性铰链c1；压电叠堆驱动器一d1布置在固定机架11和输入块一12之间，输入块一12与刚性杆一13之间、刚性杆一13与刚性杆三15之间、刚性杆二14与刚性杆三15之间、刚性杆一13与固定机架11之间以及刚性杆二14与固定机架11之间均通过第一直圆型柔性铰链c1连接，刚性杆三15与柔性平行四边形机构一f相连。通常，第一直圆型柔性铰链c1为单轴圆形截面双切口柔性铰链，第一直圆型柔性铰链c1两侧为两个半圆形切口，中间具有极薄的厚度，通过转动弹性变形进行传递运动，双摇杆放大机构10将压电叠堆驱动器一d1的输入位移进行放大，然后通过柔性平行四边形机构一f传递到工作平台16。

较佳地，如图3所示，每个所述柔性平行四边形机构一f由两两相互平行的第一叶型柔性铰链f1构成。叶型柔性铰链用于传递运动，增加刚度和解耦不同方向运动。其中，以一组柔性平行四边形机构一f为例说明，结构相同的第一叶型柔性铰链一f11至第一叶型柔性铰链四f14为薄薄的金属片，沿着叶型柔性铰链方向的刚度很大，垂直方向的刚度很小，通过弹性变形传递运动，通过引入不同柔性铰链大大增加了运动精度。

如图2和图3所示，三自由度柔顺放大微动平台1直接通过线切割加工而成，无需装配，避免了装配误差。由于三自由度柔顺放大微动平台1的机械结构为全对称，所以切割缝隙只需介绍大约整体结构的1/4部分即可。

固定机架一11、输入块一12、刚性杆一13、刚性杆二14、刚性杆三15和连接它们的第一直圆型柔性铰链一c11、第一直圆型柔性铰链二c12、第一直圆型柔性铰链三c13、第一直圆型柔性铰链四c14和第一直圆型柔性铰链五c15围成的区域为第一切割缝隙。

固定机架一11、刚性杆二14、刚性杆三15、第一叶型柔性铰链二f12和连接它们的第一直圆型柔性铰链四c14和第一直圆型柔性铰链五c15围成的区域为第二切割缝隙。

固定机架一11、两个刚性杆一13、两个刚性杆三15和连接它们的若干第一直圆型柔性铰链c1以及工作平台一16、两个第一叶型柔性铰链一f11围成的区域为第三切割缝隙。

第一叶型柔性铰链一f11至第一叶型柔性铰链四f14围成的区域为第四切割缝隙。

工作平台一16中间的区域为第五切割缝隙。三自由度柔顺放大微动平台1的机械结构为全对称，其他切割缝隙与上述五个切割缝隙相同。

为便于描述，如图1-图3、图1中定义以水平向右方向为x轴方向，垂直于x轴方向为y轴方向，垂直于x和y所在的共面为z轴方向，箭头指正向。图5、图7和图11所示坐标均为适应视图放置。

下面说明三自由度柔顺放大微动平台1的工作机理，由于三自由度柔顺放大微动平台1为全对称结构，所以运动分析时，仅分析运动部分的八分之一即可。如图2和图3所示，为便于描述，四个压电叠堆驱动器一d1分别表示为第一压电叠堆驱动器一d11、第二压电叠堆驱动器一d12、第三压电叠堆驱动器一d13和第四压电叠堆驱动器一d14；

对第一压电叠堆驱动器一d11施加通过功率放大器放大后的电压，压电叠堆驱动器一d11伸长，推动输入块一12运动，通过第一直圆型柔性铰链一c11，作用在刚性杆一13上，刚性杆一13绕着第一直圆型柔性铰链二c12顺时针转动，完成对输入位移的第一次放大，然后刚性杆一13通过第一直圆型柔性铰链三c13带动刚性杆二14和刚性杆三15转动，完成第二次位移放大。根据瞬心原理，双摇杆放大机构会沿着第一叶型柔性铰链一f11向y轴正向进行直线位移输出，通过第一叶型柔性铰链一f11作用在工作平台一16上，拉动工作平台一16向y轴正向运动。与此同时，第一叶型柔性铰链二f12和第一叶型柔性铰链四f14发生弹性变形，进行转动，第一叶型柔性铰链一f11在此运动方向的刚度极大，所以进行平动。当压电叠堆驱动器撤去电压时，各个运动机构在柔性铰链弹性力的作用下，恢复到原状态。

较佳地，如图2和图3所示，四个固定槽内压电叠堆驱动器一d1的布置方式为：八个固定槽p1等效的四边形中，任意相邻边上的四个固定槽p1各放置一个压电叠堆驱动器一d1；或者，任意其中一边上的两个固定槽p1均放置压电叠堆驱动器一d1，另外相对两边的每边固定槽p1内放置一个压电叠堆驱动器一d1，且相对两边的两个压电叠堆驱动器一d1斜对设置；或者，每个边的其中一个固定槽p1内放置一个压电叠堆驱动器一d1，且放置的四个压电叠堆驱动器一d1和其余闲置的四个固定槽p1相间布置。

下面举例说明，三自由度微动平台1共有八个相同的固定槽p1，为便于描述，固定槽p1也分别用第一固定槽p11、第二固定槽p12、第三固定槽p13、第四固定槽p14、第五固定槽p15、第六固定槽p16、第七固定槽p17和第八固定槽p18表示。四个压电叠堆驱动器一d1安装在不同的安装位置，形成不同的驱动模式，实现不同的驱动模态。

当第一压电叠堆驱动器一d11、第二压电叠堆驱动器一d12、第三压电叠堆驱动器一d13和第四压电叠堆驱动器一d14分别安装在位置第一固定槽p11、第二固定槽p12、第三固定槽p13和第四固定槽p14内。第一压电叠堆驱动器一d11、第二压电叠堆驱动器一d12同时施加相同电压工作时，三自由度柔顺放大微动平台1的工作平台一16实现y轴正向平动；第三压电叠堆驱动器一d13和第四压电叠堆驱动器一d14同时施加相同电压工作时，工作平台一16实现x轴正向平动；第一压电叠堆驱动器一d11和第三压电叠堆驱动器一d13同时施加相同电压工作时，三自由度微动平台1绕着工作平台16的右上顶点三o3逆时针转动；第二压电叠堆驱动器一d12和第四压电叠堆驱动器一d14同时施加相同电压工作时，三自由度微动平台1绕着工作平台16的左下顶点一o1顺时针转动。

当第一压电叠堆驱动器一d11、第二压电叠堆驱动器一d12、第三压电叠堆驱动器一d13和第四压电叠堆驱动器一d14分别安装在位置第五固定槽p15、第六固定槽p16、第七固定槽p17和第八固定槽p18内，与安装在位置p11、p12、p13和p14相比，可实现反向的三个自由度运动。总之，四个压电叠堆驱动器d11安装在相邻异侧的四个位置(第一固定槽p11、第二固定槽p12、第三固定槽p13和第四固定槽p14)、(第三固定槽p13、第四固定槽p14、第五固定槽p15和第六固定槽p16)、(第五固定槽p15、第六固定槽p16、第七固定槽p17和第八固定槽p18)和(第七固定槽p17、第八固定槽p18、第一固定槽p11和第二固定槽p12)，都可实现不同方向的三自由度运动。

当第一压电叠堆驱动器一d11、第二压电叠堆驱动器一d12、第三压电叠堆驱动器一d13和第四压电叠堆驱动器一d14分别安装在位置第一固定槽p11和第二固定槽p12、第三固定槽p13和第七固定槽p17内。第一压电叠堆驱动器一d11、第二压电叠堆驱动器一d12同时施加相同电压工作时，三自由度微动平台1实现y轴正向平动；第三压电叠堆驱动器一d13和第四压电叠堆驱动器一d14同时施加相同电压工作时，三自由度微动平台1绕着工作平台16的中心逆时针转动。

当第一压电叠堆驱动器一d11、第二压电叠堆驱动器一d12、第三压电叠堆驱动器一d13和第四压电叠堆驱动器一d14分别安装在位置第一固定槽p11、第二固定槽p12、第四固定槽p14和第八固定槽p18。第一压电叠堆驱动器一d11、第二压电叠堆驱动器一d12同时施加相同电压工作时，三自由度微动平台1实现y轴正向平动；第三压电叠堆驱动器一d13和第四压电叠堆驱动器一d14同时施加相同电压工作时，三自由度微动平台1绕着工作平台16的中心顺时针转动。

另外，当第一压电叠堆驱动器一d11、第二压电叠堆驱动器一d12、第三压电叠堆驱动器一d13和第四压电叠堆驱动器一d14分别安装在位置第五固定槽p15、第六固定槽p16、第三固定槽p13和第七固定槽p17，实现y轴正向平动和绕着工作平台16的中心逆时针转动。当第一压电叠堆驱动器一d11、第二压电叠堆驱动器一d12、第三压电叠堆驱动器一d13和第四压电叠堆驱动器一d14分别安装在位置第五固定槽p15、第六固定槽p16、第四固定槽p14和第八固定槽p18，实现y轴正向平动和绕着工作平台16的中心顺时针转动。

同理，当第一压电叠堆驱动器一d11、第二压电叠堆驱动器一d12、第三压电叠堆驱动器一d13和第四压电叠堆驱动器一d14分别安装在不同固定槽(第三固定槽p13、第四固定槽p14、第五固定槽p15和第一固定槽p11)、(第三固定槽p13、第四固定槽p14、第六固定槽p16和第二固定槽p12)、(第六固定槽p16、第八固定槽p18、第一固定槽p11和第五固定槽p15)和(第七固定槽p17、第八固定槽p18、第二固定槽p12和第六固定槽p16)位置时，控制不同组的压电叠堆驱动器一通电，实现x轴正向或负向平动和绕着工作平台16的中心逆时针或顺时针转动。

当第一压电叠堆驱动器一d11、第二压电叠堆驱动器一d12、第三压电叠堆驱动器一d13和第四压电叠堆驱动器一d14分别安装在第一固定槽p11、第三固定槽p13、第五固定槽p15和第七固定槽p17。第一压电叠堆驱动器一d11、第二压电叠堆驱动器一d12、第三压电叠堆驱动器一d13和第四压电叠堆驱动器一d14同时施加相同电压工作时，三自由度柔顺放大微动平台1绕着工作平台16的中心逆时针转动。当第一压电叠堆驱动器一d11、第二压电叠堆驱动器一d12、第三压电叠堆驱动器一d13和第四压电叠堆驱动器一d14分别安装在位置第二固定槽p12、第四固定槽p14、第六固定槽p16和第八固定槽p18。第一压电叠堆驱动器一d11、第二压电叠堆驱动器一d12、第三压电叠堆驱动器一d13和第四压电叠堆驱动器一d14同时施加相同电压工作时，三自由度柔顺放大微动平台1绕着工作平台16的中心顺时针转动。

可见，三自由度柔顺放大微动平台1具有多种驱动模式，实现多种运动形式，更加灵活。另外，如图2和图3所示，考虑三自由度柔顺放大微动平台1运动受力方向，排布第一直圆型柔性铰链四c14和第一直圆型柔性铰链五c15等的方位，与传统柔性铰链仅垂直或者水平排布相比，可以提高运动性能，如提高工作行程和固有频率，降低最大工作应力，提升工作寿命。

进一步地，如图5-图9所示，二自由度柔顺放大微动平台3包含固定机架二31、工作平台二36、叶型柔性铰链二f3、桥式放大机构e、转动柔顺机构h和四个压电叠堆驱动器二d3；固定机架二31的中部设置有工作平台二36，工作平台二36的两侧分别通过桥式放大机构e与第二叶型柔性铰链f3连接，工作平台二36的另外两侧分别通过转动柔顺机构h与第二叶型柔性铰链f3连接，所有第二叶型柔性铰链f3与固定机架二31连接，桥式放大机构e和转动柔顺机构h分别与固定机架二31之间布置有压电叠堆驱动器二d3，桥式放大机构e将压电叠堆驱动器一d1的输入位移进行放大传递到工作平台二36并驱动工作平台二36上下平动，转动柔顺机构h将压电叠堆驱动器一d1的输入位移传递到工作平台二36并驱动工作平台二36扭转，固定机架二31通过螺钉及垫片4固定在工作平台一16上，支架5的下部固定在工作平台二36上，微夹持器6固定在支架5的上部。上述实施方式中，四个压电叠堆驱动器二d3分别安装在固定机架二31上的u形口位置，分别通过预紧螺钉二v31预紧。

本实施方式的二自由度柔顺放大微动平台2具有桥式放大机构，实现在z轴方向平动的位移放大，使之具有大行程特性；工作平台二同一轴线两侧的刚度相同，所以具有较低的位移耦合比的优点；二自由度柔顺放大微动平台2具有z向平动和绕着x轴转动的两个自由度。这两个自由度和三自由度微动平台的自由度无一相同，两者装配实现五自由度运动。

特别地，如图7和图8所示，每个所述桥式放大机构e包含输入块二37、刚性杆四38和第二直圆型柔性铰链c35，每个所述转动柔顺机构h包含输入块三32、刚性杆五33和第三直圆型柔性铰链c34；输入块二37通过两个第二叶型柔性铰链f3与固定机架二31连接，输入块二37通过第二直圆型柔性铰链c35与刚性杆四38相连，刚性杆四38通过第二直圆形型柔性铰链c35与工作平台二36相连，该两个第二直圆型柔性铰链c35上下错位布置；输入块三32通过第二叶型柔性铰链f3与固定机架二31连接，输入块三32通过第三直圆型柔性铰链c34与刚性杆五33相连，刚性杆五33通过第三直圆型柔性铰链c34与工作平台二36相连，一个转动柔顺机构h中的两个第三直圆型柔性铰链c34和另一个转动柔顺机构h中的两个第三直圆型柔性铰链c34上下错位布置，同一个转动柔顺机构h中的两个第三直圆型柔性铰链c34齐平设置。优选地，第三直圆型柔性铰链c34采用单轴圆形截面单切口柔性铰链，第二直圆型柔性铰链c35采用单轴圆形截面双切口柔性铰链。

如图7和图8所示，二自由度柔顺放大微动平台3的机械结构同样直接通过线切割加工而成，无需装配，避免了装配误差，这里对切割缝隙不多加以介绍。

下面介绍二自由度柔顺放大微动平台3工作机理，如图7和图8所示，便于描述，四个压电叠堆驱动器二d3分别表示为第一压电叠堆驱动器二d31、第二压电叠堆驱动器二d32、第三压电叠堆驱动器二d33和第四压电叠堆驱动器二d34；分别安装在对应的第一u形口p31、第二u形口p32、第三u形口p33和第四u形口p34，分别通过预紧螺钉二v31预紧。

第二压电叠堆驱动器二d32和第四压电叠堆驱动器二d34同时施加相同电压工作时，推动输入块二37平动，和刚性杆四38分别绕着下部的第二直圆型柔性铰链c35向上转动，通过上部的第二直圆型柔性铰链c35，推动工作平台二36沿着z轴正向平动，同时通过桥式放大机构完成了对输入位移的放大。第一压电叠堆驱动器二d31和第三压电叠堆驱动器二d33同时施加相同电压工作时，推动输入块三32和刚性杆五33平动，通过下部的第三直圆型柔性铰链c34(刚性杆五33底部设置)和上部的第三直圆型柔性铰链c34(刚性杆五33顶部设置)，作用在工作平台二36相对两侧的上下部分，形成扭矩，驱动工作平台二36绕着x轴转动。当压电叠堆驱动器二撤去电压时，各个运动机构在柔性铰链弹性力的作用下，恢复到原状态。

如图1、图5和图6所示，垫片4为圆环形，位于二自由度柔顺放大微动平台3的固定机架二31和三自由度柔顺放大微动平台1的工作平台一16之间，防止二自由度柔顺放大微动平台3和三自由度柔顺放大微动平台1在运动时产生接触摩擦。

如图1、图5和图9所示，支架5具有一体制成的两类凸台，圆柱体凸台51和大长方体凸台52和小长方体凸台53。圆柱体凸台51连接二自由度柔顺放大微动平台3的工作平台二36，大长方体凸台52和小长方体凸台53均连接柔顺放大微夹持器6，支架5的作用防止二自由度柔顺放大微动平台3和柔顺放大微夹持器6在运动时产生接触摩擦。

进一步地，如图10和图11所示，所述柔顺放大微夹持器6包含固定机架三60和镜像布置的两条微夹持臂，每条微夹持臂包含压电叠堆驱动器三d6、夹头621、导向杆616、柔性平行四边形机构二61和双桥式杠杆放大机构k；固定机架三60与支架5的上部固连，固定机架三60上布置有柔性平行四边形机构二61和双桥式杠杆放大机构k，夹头621通过柔性平行四边形机构二61与导向杆616柔性连接，导向杆616与双桥式杠杆放大机构k柔性连接，压电叠堆驱动器三d6布置在双桥式杠杆放大机构k内，双桥式杠杆放大机构k内将压电叠堆驱动器三d6的输入位移进行放大传递于柔性平行四边形机构二61，实现夹头621的平动夹持，固定机架三60固定在支架5的上部。两个压电叠堆驱动器三d6通过两个预紧螺钉三v61安装在固定机架三60上。特别地，固定机架三60通过螺栓l6固定在大长方体凸台52和小长方体凸台53上。

该实施方式中柔顺放大微夹持器6同时具有双桥式-杠杆放大机构和柔性平行四边形机构二61(相当于第二杠杆放大机构)，实现输入位移的四级放大，大大增加了夹持范围。微夹持臂采用柔性平行四边形机构二61，实现了平动夹持，使得夹持更加平稳，不宜破坏操作对象。微夹持器关于x轴对称，两个微夹持臂可通过两个压电叠堆驱动器三单独控制，夹持更加灵活和稳定。

较佳地，如图11所示，每个所述双桥式杠杆放大机构k包含第一桥式放大机构、第二桥式放大机构和第一杠杆放大机构；第一桥式放大机构和第一杠杆放大机构布置在第二桥式放大机构内部，第一桥式放大机构相邻两侧共有两个第一杠杆放大机构；第一桥式放大机构和第一杠杆放大机构在第二桥式放大机构内部，这样既大大增加了位移放大倍数，又大大节约了空间，使结构更加紧凑，减小了微夹持器整体尺寸。

固定机架三60、刚性连接杆65和两个第一刚性放大杆组构成第一桥式放大机构，固定机架三60与两个第一刚性放大杆组通过第四直圆型柔性铰链c6相连，第一刚性放大杆组中的杆通过第四直圆型柔性铰链c6相连，相对两个第一刚性放大杆组通过第四直圆型柔性铰链c6与刚性连接杆65相连，刚性连接杆65与固定机架三60之间布置有压电叠堆驱动器三d6；固定机架三60、刚性杆六611和刚性杆七612构成第一杠杆放大机构，固定机架三60与刚性杆七612之间、刚性杆六611分别与刚性杆七612和第一刚性放大杆组之间均相连有第四直圆型柔性铰链c6；固定机架三60、第二刚性放大杆组和两个刚性杆七612构成第二桥式放大机构，固定机架三60分别与两个刚性杆七612通过第四直圆型柔性铰链c6相连，两个刚性杆七612分别与第二刚性放大杆组通过第四直圆型柔性铰链c6相连，第二刚性放大杆组与导向杆616相连。

上述中两个第一刚性放大杆组由连杆一62、连杆二63、连杆三64、连杆四66、连杆五67和连杆六68及其连接它们的第四直圆型柔性铰链c6组成，连杆一62和连杆六68通过第四直圆型柔性铰链c6与固定机架三60连接，连杆三64和连杆四66分别与刚性连接杆65通过第四直圆型柔性铰链c6相连。第二刚性放大杆组由连接杆一613、连接杆二615和连接杆三614及其连接它们的第四直圆型柔性铰链c6组成，连接杆一613和连接杆三614分别与刚性杆七612通过第四直圆型柔性铰链c6相连，连接杆二615与导向杆616通过第四直圆型柔性铰链c6相连。

柔性平行四边形机构二61具体来说，如图11所示，固定机架三60、刚性杆八618、刚性杆九619和平动杆620构成柔性平行四边形机构二61，刚性杆八618与导向杆616通过第四直圆型柔性铰链c6相连，平动杆620和固定机架三60与并列布置的刚性杆八618和刚性杆九619通过第四直圆型柔性铰链c6相连，平动杆620与夹头621相连。其中，l型的刚性杆八618和固定机架三60通过第四直圆型柔性铰链c6相连接，构成一个杠杆放大机构，称之为第二杠杆放大机构。夹头621与平动杆620相连接，在柔性平行四边形机构二61的作用下，实现平动夹持。

如图10所示，柔顺放大微夹持器6的机械结构同样直接通过线切割加工而成，无需装配，避免了装配误差，这里对切割缝隙不多加以介绍。

如图10和图11所示，柔顺放大微夹持器6关于x轴对称，运动分析时，仅对左半部分分析即可。为便于描述，两个压电叠堆驱动器三d6表示为第一压电叠堆驱动器三d61和第二压电叠堆驱动器三d62，

第一压电叠堆驱动器三d61施加电压工作时，推动刚性连接杆65沿x轴负向平动，第一桥式放大机构中的第四直圆型柔性铰链c6转动点连线成弓线性，在刚性连接杆65拉力的作用下，连杆二63和连杆五67朝着靠近第一压电叠堆驱动器三d61的方向运动，此时完成第一次位移放大。然后通过两个刚性杆六611和第四直圆型柔性铰链c6拉动两个刚性杆七612转动，此时完成第二次位移放大。刚性杆七612通过转动，推动刚性连接杆615沿x正向平动输出，此时完成第三次位移放大，双桥式-杠杆放大机构完成三次位移放大。刚性连接杆615通过导向杆616和第四直圆型柔性铰链c6推动l型的刚性杆八618转动，此时完成第四次位移放大，即第二杠杆放大机构完成位移放大。最后，通过柔性平行四边形机构二61实现两个夹头621的平动夹持。两个微夹持臂可通过两个压电叠堆驱动器三d6单独控制，夹持更加灵活和稳定。当压电叠堆驱动器三撤去电压时，各个运动机构在柔性铰链弹性力的作用下，恢复到原状态。

本发明已以较佳实施案例揭示如上，然而并非用以限定本发明，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内，当可以利用上述揭示的结构及技术内容做出些许的更动或修饰为等同变化的等效实施案例，均仍属本发明技术方案范围。