二维纳米柔性运动平台的制作方法
【专利摘要】本发明公开了一种二维纳米柔性运动平台。所述二维纳米柔性运动平台包括：基座；终端平台，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X向柔性解耦件和第一柔性解耦件，所述第一X向柔性解耦件沿X向延伸且分别与所述终端平台和所述X向驱动器相连，所述第一柔性解耦件具有折弯部且分别与所述基座和所述X向驱动器相连；以及第二柔性解耦件和第一Y向柔性解耦件，所述第二柔性解耦件具有折弯部且分别与所述基座和所述Y向驱动器相连，所述第一Y向柔性解耦件沿Y向延伸且分别与所述终端平台和所述Y向驱动器相连。根据本发明实施例的二维纳米柔性运动平台兼具厘米级大行程和纳米级精度的优点。
【专利说明】二维纳米柔性运动平台
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种二维纳米柔性运动平台。
【背景技术】
[0002]现有的二维纳米柔性运动平台存在终端平台位移寄生误差大的缺陷。
【发明内容】
[0003]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，本发明的一个目的在于提出一种具有运动精度高的优点的二维纳米柔性运动平台，所述二维纳米柔性运动平台兼具厘米级大行程和纳米级精度的优点。
[0004]根据本发明实施例的二维纳米柔性运动平台包括:基座；终端平台，所述终端平台位于所述基座的边沿的内侧；χ向驱动器和Y向驱动器；第一 X向柔性解耦件和第一柔性解耦件，所述第一 X向柔性解耦件沿X向延伸且分别与所述终端平台和所述X向驱动器相连，所述第一柔性解耦件具有折弯部且分别与所述基座和所述X向驱动器相连；以及第二柔性解耦件和第一 Y向柔性解耦件，所述第二柔性解耦件具有折弯部且分别与所述基座和所述Y向驱动器相连，所述第一 Y向柔性解耦件沿Y向延伸且分别与所述终端平台和所述Y向驱动器相连。
[0005]根据本发明实施例的二维纳米柔性运动平台10具有运动精度高等优点，且兼具厘米级大行程和纳米级精度的优点。
[0006]另外，根据本发明上述实施例的二维纳米柔性运动平台还可以具有如下附加的技术特征:
[0007]根据本发明的一个实施例，所述第一柔性解耦件和所述第二柔性解耦件中的每一个为弧形、S形或Z形。
[0008]根据本发明的一个实施例，所述第一柔性解耦件包括多个沿Y向延伸的第一连接件和至少一个沿X向延伸的第二连接件，其中多个所述第一连接件中的位于一端的一个与所述基座相连，多个所述第一连接件中的位于另一端的一个与所述X向驱动器相连，相邻两个所述第一连接件通过所述第二连接件相连。
[0009]根据本发明的一个实施例，所述第二柔性解耦件包括多个沿X向延伸的第三连接件和至少一个沿Y向延伸的第四连接件，其中多个所述第三连接件中的位于一端的一个与所述基座相连，多个所述第三连接件中的位于另一端的一个与所述Y向驱动器相连，相邻两个所述第三连接件通过所述第四连接件相连。
[0010]根据本发明的一个实施例，所述第一柔性解耦件在X向上的长度与所述第一 X向柔性解耦件在X向上的长度之比小于1:5，所述第二柔性解耦件在Y向上的长度与所述第一Y向柔性解耦件在Y向上的长度之比小于1:5。
[0011]根据本发明的一个实施例，所述二维纳米柔性运动平台进一步包括:第二 X向柔性解耦件和第三柔性解耦件，所述第二 X向柔性解耦件沿X向延伸且与所述终端平台相连，所述第三柔性解耦件具有折弯部且与所述基座相连；以及第四柔性解耦件和第二 Y向柔性解耦件，所述第四柔性解耦件具有折弯部且与所述基座相连，所述第二 Y向柔性解耦件沿Y向延伸且与所述终端平台相连。
[0012]根据本发明的一个实施例，所述第一 X向柔性解耦件与所述第二 X向柔性解耦件相对Y向对称，所述第一柔性解耦件与所述第三柔性解耦件相对Y向对称；所述第二柔性解耦件与所述第四柔性解耦件相对X向对称，所述第一 Y向柔性解耦件与所述第二 Y向柔性解耦件相对X向对称。
[0013]根据本发明的一个实施例，所述第三柔性解耦件和所述第四柔性解耦件中的每一个为弧形、S形或Z形。
[0014]根据本发明的一个实施例，所述第三柔性解耦件包括多个沿Y向延伸的第五连接件和至少一个沿X向延伸的第六连接件，其中多个所述第五连接件中的位于一端的一个与所述基座相连，相邻两个所述第五连接件通过所述第六连接件相连。
[0015]根据本发明的一个实施例，所述第四柔性解耦件包括多个沿X向延伸的第七连接件和至少一个沿Y向延伸的第八连接件，其中多个所述第七连接件中的位于一端的一个与所述基座相连，相邻两个所述第七连接件通过所述第八连接件相连。
[0016]根据本发明的一个实施例，所述二维纳米柔性运动平台进一步包括:相对X向对称的第一柔性支撑件和第二柔性支撑件，所述第一柔性支撑件和所述第二柔性支撑件中的每一个分别与所述基座和所述终端平台相连，所述X向驱动器、所述第一 X向柔性解耦件和所述第一柔性解耦件位于所述第一柔性支撑件和所述第二柔性支撑件之间；以及相对X向对称的第三柔性支撑件和第四柔性支撑件，所述第一柔性支撑件与所述第三柔性支撑件相对Y向对称，所述第二柔性支撑件与所述第四柔性支撑件相对Y向对称，其中所述第三柔性支撑件和所述第四柔性支撑件中的每一个分别与所述基座和所述终端平台相连，所述Y向驱动器、所述第二柔性解耦件和所述第一 Y向柔性解耦件位于所述第二柔性支撑件和所述第四柔性支撑件之间，所述第一柔性支撑件至所述第四柔性支撑件中的每一个为两个且形成平行四边形或椭圆形。
[0017]根据本发明的一个实施例，所述终端平台、所述第一柔性支撑件至所述第四柔性支撑件中的每一个在Z向上的高度大于或等于所述第一 X向柔性解耦件、所述第一柔性解耦件、所述第二柔性解耦件和所述第一Y向柔性解耦件中的每一个在Z向上的高度。
【专利附图】
【附图说明】
[0018]图1是根据本发明实施例的二维纳米柔性运动平台的结构示意图；
[0019]图2是图1中的A区域的放大图；
[0020]图3是图1中的B区域的放大图；
[0021]图4是根据本发明实施例的二维纳米柔性运动平台的结构示意图。
【具体实施方式】
[0022]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。
[0023]下面参考图1-图4描述根据本发明实施例的二维纳米柔性运动平台10。如图1-图4所示，根据本发明实施例的二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(图中未不出)、Y向驱动器(图中未不出)、第一 X向柔性解I禹件1041、第一柔性解耦件1051、第二柔性解耦件1042和第一 Y向柔性解耦件1052。
[0024]终端平台102位于基座101的边沿的内侧。第一 X向柔性解耦件1041沿X向延伸，且第一 X向柔性解耦件1041分别与终端平台102和该X向驱动器相连，第一柔性解耦件1051具有折弯部，且第一柔性解耦件1051分别与基座101和X向驱动器相连。换言之，第一 X向柔性解耦件1041与终端平台102和该X向驱动器中的每一个均相连，第一柔性解耦件1051与基座101和该X向驱动器中的每一个均相连。
[0025]第二柔性解耦件1042具有折弯部，且第二柔性解耦件1042分别与基座101和该Y向驱动器相连，第一 Y向柔性解耦件1052沿Y向延伸，且第一 Y向柔性解耦件1052分别与终端平台102和该Y向驱动器相连。也就是说，第二柔性解耦件1042与基座101和该Y向驱动器中的每一个均相连，第一 Y向柔性解耦件1052与终端平台102和该Y向驱动器中的每一个均相连。
[0026]下面参考图1-图4描述根据本发明实施例的二维纳米柔性运动平台10的工作过程。当X向驱动器驱动终端平台102时，第一 X向柔性解耦件1041拉动终端平台102运动，此时第一 X向柔性解耦件1041不发生变形，但是第一柔性解耦件1051发生相应的挠变形。
[0027]同理，当Y向驱动器驱动终端平台102时，第一 Y向柔性解耦件1052拉动终端平台102运动，此时第一 Y向柔性解耦件1052不发生变形，而第二柔性解耦件1042发生相应的挠变形。
[0028]当X向驱动器和Y向驱动器同时工作时(即X向驱动器驱动终端平台102且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在平面内的自由运动。
[0029]由于第一柔性解耦件1051和第二柔性解耦件1042均具有折弯部，即第一柔性解耦件1051和第二柔性解耦件1042均具有弹性，因此第一柔性解耦件1051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1042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。
[0030]根据本发明实施例的二维纳米柔性运动平台10通过第二柔性解耦件1042和第一柔性解耦件1051的弹性变形来实现对终端平台102的两个方向运动(X向运动和Y向运动)的解耦，从而可以实现终端平台102的高精度运动。其中，在二维纳米柔性运动平台10的全行程任意运动位置，第一 X向柔性解耦件1041、第一柔性解耦件1051、第二柔性解耦件1042和第一Y向柔性解耦件1052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。
[0031]因此，根据本发明实施例的二维纳米柔性运动平台10具有运动精度高等优点，且兼具厘米级大行程和纳米级精度的优点。
[0032]如图1-图4所示，根据本发明实施例的二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 X向柔性解耦件1041、第一柔性解耦件1051、第二柔性解耦件1042和第一 Y向柔性解耦件1052。
[0033]基座101可以包括基座本体1011，基座本体1011可以是回字形。终端平台102可以包括终端平台本体1021，终端平台本体1021可以是回字形。具体而言，基座本体1011的内边沿和外边沿都可以是矩形，终端平台本体1021的内边沿和外边沿也都可以是矩形。
[0034]如图1所示，在本发明的一些实施例中，二维纳米柔性运动平台10进一步包括第二 X向柔性解耦件1043、第三柔性解耦件1053、第四柔性解耦件1044和第二 Y向柔性解耦件1054。第二 X向柔性解耦件1043沿X向延伸，且第二 X向柔性解耦件1043与终端平台102相连，第三柔性解耦件1053具有折弯部，且第三柔性解耦件1053与基座101相连。第四柔性解耦件1044具有折弯部，且第四柔性解耦件1044与基座101相连，第二 Y向柔性解耦件1054沿Y向延伸，且第二 Y向柔性解耦件1054与终端平台102相连。
[0035]当X向驱动器驱动终端平台102时，第一 X向柔性解耦件1041和第二 X向柔性解耦件1043拉动终端平台102运动，此时第一 X向柔性解耦件1041和第二 X向柔性解耦件1043不发生变形，但是第一柔性解耦件1051和第三柔性解耦件1053发生相应的挠变形。
[0036]同理，当Y向驱动器驱动终端平台102时，第一 Y向柔性解耦件1052和第二 Y向柔性解耦件1054拉动终端平台102运动，此时第一 Y向柔性解耦件1052和第二 Y向柔性解耦件1054不发生变形，而第二柔性解耦件1042和第四柔性解耦件1044发生相应的挠变形。
[0037]当X向驱动器和Y向驱动器同时工作时(即X向驱动器驱动终端平台102且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在平面内的自由运动。
[0038]根据本发明实施例的二维纳米柔性运动平台10通过第二柔性解耦件1042、第四柔性解耦件1044、第一柔性解耦件1051和第三柔性解耦件1053的弹性变形来实现对终端平台102的两个方向运动(X向运动和Y向运动)的解耦，从而可以进一步提高终端平台102的运动精度。其中，在二维纳米柔性运动平台10的全行程任意运动位置，第一X向柔性解耦件1041、第一柔性解耦件1051、第二柔性解耦件1042、第一 Y向柔性解耦件1052、第二X向柔性解耦件1043、第三柔性解耦件1053、第四柔性解耦件1044和第二 Y向柔性解耦件1054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。
[0039]第二柔性解耦件1042、第四柔性解耦件1044、第一柔性解耦件1051和第三柔性解耦件1053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。
[0040]有利地，X向驱动器和Y向驱动器中的每一个都可以是音圈电机或压电陶瓷。
[0041]基座101、终端平台102、第一 X向柔性解耦件1041、第二柔性解耦件1042、第二X向柔性解耦件1043、第四柔性解耦件1044、第一柔性解耦件1051、第一 Y向柔性解耦件1052、第三柔性解耦件1053和第二 Y向柔性解耦件1054可以一体形成。由此可以进一步提高二维纳米柔性运动平台10的运动精度。
[0042]第一 X向柔性解耦件1041、第二 X向柔性解耦件1043、第一 Y向柔性解耦件1052和第二 Y向柔性解耦件1054中的每一个都可以是柔性板簧。第一柔性解耦件1051、第二柔性解耦件1042、第三柔性解耦件1053和第四柔性解耦件1044中的每一个都可以是弧形、S形或Z形。
[0043]如图1-图3所示，在本发明的一个实施例中，第一柔性解耦件1051包括多个沿Y向延伸的第一连接件10511和至少一个沿X向延伸的第二连接件10512。其中，多个第一连接件10511中的位于一端的一个与基座101相连，多个第一连接件10511中的位于另一端的一个与X向驱动器相连，相邻两个第一连接件10511通过第二连接件10512相连。
[0044]第二柔性解耦件1042包括多个沿X向延伸的第三连接件10421和至少一个沿Y向延伸的第四连接件10422。其中，多个第三连接件10421中的位于一端的一个与基座101相连，多个第三连接件10421中的位于另一端的一个与Y向驱动器相连，相邻两个第三连接件10421通过第四连接件10422相连。
[0045]由此可以极大地降低二维纳米柔性运动平台10的控制难度。有利地，第一连接件10511可以是三个，且第三连接件10421也可以是三个。
[0046]如图1所示，第三柔性解耦件1053包括多个沿Y向延伸的第五连接件和至少一个沿X向延伸的第六连接件。其中，多个第五连接件中的位于一端的一个与基座101相连，相邻两个第五连接件通过第六连接件相连。第四柔性解耦件1044包括多个沿X向延伸的第七连接件和至少一个沿Y向延伸的第八连接件。其中，多个第七连接件中的位于一端的一个与基座101相连，相邻两个第七连接件通过第八连接件相连。
[0047]由此可以极大地降低二维纳米柔性运动平台10的控制难度。有利地，第五连接件可以是三个，且第七连接件也可以是三个。
[0048]有利地，第一柔性解耦件1051在X向上的长度与远大于第一 X向柔性解耦件1041，第二柔性解耦件1042在Y向上的长度远大于第二 Y向柔性解耦件1052。由此可以节省空间，减小二维纳米柔性运动平台10的尺寸。
[0049]第三柔性解耦件1053在X向上的长度远大于第二 X向柔性解耦件1043，第四柔性解耦件1044在Y向上的长度与远大于第二 Y向柔性解耦件1054。由此可以节省空间，减小二维纳米柔性运动平台10的尺寸。
[0050]例如，第一柔性解耦件1051在X向上的长度与第一 X向柔性解耦件1041在X向上的长度之比小于1:5，第二柔性解耦件1042在Y向上的长度与第二 Y向柔性解耦件1052在Y向上的长度之比小于1:5。第三弹性解耦件1053在X向上的长度与第二 X向柔性解耦件1043在X向上的长度之比小于1:5，第四弹性解耦件1044在Y向上的长度与第二 Y向柔性解耦件1054在Y向上的长度之比小于1:5。
[0051]如图1-图4所示，在本发明的一个实施例中，第一X向柔性解耦件1041、第二柔性解耦件1042、第二 X向柔性解耦件1043、第四柔性解耦件1044、第一柔性解耦件1051、第一Y向柔性解耦件1052、第三柔性解耦件1053和第二 Y向柔性解耦件1054中的每一个都可以是两个。
[0052]其中，两个第一X向柔性解耦件1041相对X向对称，两个第二X向柔性解耦件1043相对X向对称，两个第一柔性解耦件1051相对X向对称，两个第三柔性解耦件1053相对X向对称。两个第二柔性解耦件1042相对Y向对称，两个第四柔性解耦件1044相对Y向对称，两个第一 Y向柔性解耦件1052相对Y向对称，两个第二 Y向柔性解耦件1054相对Y向对称。由此可以进一步提高二维纳米柔性运动平台10的运动精度。
[0053]第一 X向柔性解耦件1041与第二 X向柔性解耦件1043相对Y向对称，第一柔性解耦件1051与第三柔性解耦件1053相对Y向对称。第二柔性解耦件1042与第四柔性解耦件1044相对X向对称，第一 Y向柔性解耦件1052与第二 Y向柔性解耦件1054相对X向对称。由此可以进一步提高二维纳米柔性运动平台10的运动精度。
[0054]如图1和图4所示,有利地,二维纳米柔性运动平台10进一步包括第一 X向连接件1061和第一 Y向连接件1063。第一 X向连接件1061沿X向延伸，X向驱动器、第一 X向柔性解耦件1041和第一柔性解耦件1051中的每一个均与第一 X向连接件1061相连。第一Y向连接件1063沿Y向延伸，Y向驱动器、第二柔性解耦件1042和第一 Y向柔性解耦件1052中的每一个均与第一 Y向连接件1063相连。
[0055]也就是说，第一 X向柔性解耦件1041和第一柔性解耦件1051通过第一 X向连接件1061与X向驱动器相连，第二柔性解耦件1042和第一 Y向柔性解耦件1052通过第一 Y向连接件1063与Y向驱动器相连。
[0056]通过设置第一 X向连接件1061和第一 Y向连接件1063，从而可以使第一 X向柔性解耦件1041和第一柔性解耦件1051中的每一个更加方便地、容易地与X向驱动器相连以及可以使第二柔性解耦件1042和第一 Y向柔性解耦件1052中的每一个更加方便地、容易地与Y向驱动器相连。
[0057]第一 X向连接件1061为两个且第一 Y向连接件1063为两个。X向驱动器、第一 X向柔性解耦件1041和第一柔性解耦件1051中的每一个均与一个第一 X向连接件1061相连，第二 X向柔性解耦件1043和第三柔性解耦件1053中的每一个均与另一个第一 X向连接件1061相连。
[0058]Y向驱动器、第二柔性解耦件1042和第一 Y向柔性解耦件1052中的每一个均与一个第一 Y向连接件1063相连，第四柔性解耦件1044和第二 Y向柔性解耦件1054中的每一个均与另一个第一 Y向连接件1063相连。
[0059]如图1和图4所示,二维纳米柔性运动平台10进一步包括第二 X向连接件1062和第二 Y向连接件1064。第二 X向连接件1062设在第一 Y向连接件1063上且第二 X向连接件1062沿X向延伸，第一 Y向柔性解耦件1052与第二 X向连接件1062相连。第二 Y向连接件1064设在第一 X向连接件1061上且第二 Y向连接件1064沿Y向延伸，第一 X向柔性解耦件1041与第二 Y向连接件1064相连。由此可以使第一 Y向柔性解耦件1052更加方便地、容易地与第一 Y向连接件1063相连，以及可以使第一 X向柔性解耦件1041更加方便地、容易地与第一 X向连接件1061相连。
[0060]第二 X向连接件1062为两个且第二 Y向连接件1064为两个。另一个第二 X向连接件1062设在另一个第一 Y向连接件1063上，第二 Y向柔性解耦件1054与另一个第二 X向连接件1062相连。另一个第二 Y向连接件1064设在另一个第一 X向连接件1061上，第二X向柔性解耦件1043与另一个第二 Y向连接件1064相连。
[0061]如图1-图4所示，基座101还包括设在基座本体1011上的第一连接部1012和第二连接部1013，第一连接部1012沿X向延伸且第一连接部1012与第一柔性解耦件1051相连，第二连接部1013沿Y向延伸且第二连接部1013与第二柔性解耦件1042相连。由此可以使第一柔性解耦件1051和第二柔性解耦件1042更加方便地、容易地与基座本体1011相连。
[0062]基座101还包括设在基座本体1011上的第五连接部1014和第六连接部1015。第五连接部1014沿X向延伸且第五连接部1014与第三柔性解耦件1053相连，第六连接部1015沿Y向延伸且第六连接部1015与第四柔性解耦件1044相连。由此可以使第三柔性解耦件1053和第四柔性解耦件1044更加方便地、容易地与基座本体1011相连。
[0063]其中，第一连接部1012、第二连接部1013、第五连接部1014和第六连接部1015中的每一个均为两个，两个第一连接部1012相对X向对称，两个第二连接部1013相对Y向对称，两个第五连接部1014相对X向对称，两个第六连接部1015相对Y向对称。
[0064]基座本体1011、第一连接部1012和第一柔性解耦件1051之间限定出用于容纳X向驱动器的空间，基座本体1011、第二连接部1013和第二柔性解耦件1042之间限定出用于容纳Y向驱动器的空间。
[0065]如图1-图4所示，终端平台102还包括L形的第三连接部1022和L形的第四连接部1023。第三连接部1022的第一肢沿X向延伸且与终端平台本体1021相连，第三连接部1022的第二肢沿Y向延伸且与第一 X向柔性解耦件1041相连，第四连接部1023的第一肢沿Y向延伸且与终端平台本体1021相连，第四连接部1023的第二肢沿X向延伸且与第一 Y向柔性解耦件1052相连。由此可以使第一 X向柔性解耦件1041和第一 Y向柔性解耦件1052更加方便地、容易地与终端平台本体1021相连。
[0066]终端平台102还包括L形的第七连接部1024和L形的第八连接部1025。第七连接部1024的第一肢沿X向延伸且与终端平台本体1021相连，第七连接部1024的第二肢沿Y向延伸且与第二 X向柔性解耦件1043相连。第八连接部1025的第一肢沿Y向延伸且与终端平台本体1021相连，第八连接部1025的第二肢沿X向延伸且与第二 Y向柔性解耦件1054相连。由此可以使第二 X向柔性解耦件1043和第二 Y向柔性解耦件1054更加方便地、容易地与终端平台本体1021相连。
[0067]如图1和图4所示，在本发明的一些示例中，二维纳米柔性运动平台10进一步包括相对X向对称的第一柔性支撑件1031和第二柔性支撑件1032以及相对X向对称的第三柔性支撑件1033和第四柔性支撑件1034。
[0068]第一柔性支撑件1031和第二柔性支撑件1032中的每一个分别与基座101和终端平台102相连，X向驱动器、第一 X向柔性解耦件1041和第一柔性解耦件1051位于第一柔性支撑件和第二柔性支撑件之间。
[0069]第一柔性支撑件1031与第三柔性支撑件1033相对Y向对称，第二柔性支撑件1032与第四柔性支撑件1034相对Y向对称。其中，第三柔性支撑件1033和第四柔性支撑件1034中的每一个分别与基座101和终端平台102相连，Y向驱动器、第二柔性解耦件1042和第一 Y向柔性解耦件1052位于第二柔性支撑件1032和第四柔性支撑件1034之间。第一柔性支撑件1031至第四柔性支撑件1034中的每一个为两个且形成平行四边形或椭圆形。
[0070]当X向驱动器驱动终端平台102时，第一 X向柔性解耦件1041拉动终端平台102运动，此时第一 X向柔性解耦件1041不发生变形，但是第一柔性解耦件1051发生相应的弹性变形。第一柔性支撑件1031和第二柔性支撑件1032受到X向的力并沿X向拉伸，第三柔性支撑件1033和第四柔性支撑件1034受到X向的力并沿X向压缩，以便支撑并引导终端平台102沿X向运动。
[0071]同理，当Y向驱动器驱动终端平台102时，第一 Y向柔性解耦件1052拉动终端平台102运动，此时第一 Y向柔性解耦件1052不发生变形，而第二柔性解耦件1042发生相应的弹性变形。第二柔性支撑件1032和第四柔性支撑件1034受到Y向的力并沿Y向拉伸，第一柔性支撑件1031和第三柔性支撑件1033受到Y向的力并沿Y向压缩，以便支撑并引导终端平台102沿Y向运动。
[0072]根据本发明实施例的二维纳米柔性运动平台10通过设置第一柔性支撑件1031、第二柔性支撑件1032、第三柔性支撑件1033和第四柔性支撑件1034，从而可以使第一 X向柔性解耦件1041、第二柔性解耦件1042、第一柔性解耦件1051、第一 Y向柔性解耦件1052、第二 X向柔性解耦件1043、第四柔性解耦件1044、第三柔性解耦件1053和第二 Y向柔性解耦件1054中的每一个在终端平台102运动的任意时刻都保持受拉状态，避免了其过薄产生的受压失稳。
[0073]也就是说，第一柔性支撑件1031、第二柔性支撑件1032、第三柔性支撑件1033和第四柔性支撑件1034可以实现平面运动的拉压力补偿，使得终端平台102的正反向行程的弹性力完全相同。
[0074]具体而言，第一柔性支撑件1031、第二柔性支撑件1032、第三柔性支撑件1033和第四柔性支撑件1034中的每一个可以是大体V形。
[0075]下面以基座本体1011为回字形且终端平台本体1021为回字形为例进行说明。第一柔性解耦件1051、第三柔性解耦件1053、第二柔性解耦件1042和第四柔性解耦件1044分别与基座本体1011的四个内边相连，第一 X向柔性解耦件1041、第一 Y向柔性解耦件1052、第二 X向柔性解耦件1043和第二 Y向柔性解耦件1054分别与终端平台本体1021的四个外边相连。
[0076]第一柔性支撑件1031、第二柔性支撑件1032、第三柔性支撑件1033和第四柔性支撑件1034分别与终端平台本体1021的四个角相连，且第一柔性支撑件1031、第二柔性支撑件1032、第三柔性支撑件1033和第四柔性支撑件1034分别与基座本体1011的四个角相连。
[0077]有利地，二维纳米柔性运动平台10相对二维纳米柔性运动平台10的中心呈中心对称。二维纳米柔性运动平台10可以一体形成。由此可以进一步提高二维纳米柔性运动平台10的运动精度。
[0078]有利地，终端平台102、第一柔性支撑件1031至第四柔性支撑件1034中的每一个在Z向上的高度大于或等于第一 X向柔性解耦件1041、第一柔性解耦件1051、第二柔性解耦件1042和第一 Y向柔性解耦件1052、第二 X向柔性解耦件1043、第三柔性解耦件1053、第四柔性解耦件1044和第二 Y向柔性解耦件1054中的每一个在Z向上的高度。
[0079]由此可以使第一柔性支撑件1031至第四柔性支撑件1034中的每一个的导向刚度大于第一 X向柔性解耦件1041、第一柔性解耦件1051、第二柔性解耦件1042和第一 Y向柔性解耦件1052、第二 X向柔性解耦件1043、第三柔性解耦件1053、第四柔性解耦件1044和第二 Y向柔性解耦件1054中的每一个的导向刚度。
[0080]二维纳米柔性运动平台10进一步包括用于检测终端平台102的行程的检测器，检测器设在基座101上。
[0081]所述检测器可以是光栅尺传感器、激光干涉仪或电容传感器。
[0082]具体而言，所述检测器包括用于检测终端平台102在X向上的行程的X向行程检测器和用于检测终端平台102在Y向上的行程的Y向行程检测器。
[0083]二维纳米柔性运动平台10可以进一步包括控制器，所述控制器分别与X向行程检测器、Y向行程检测器、X向驱动器和Y向驱动器相连，以便根据X向行程检测器的检测值对X向驱动器进行控制以及根据Y向行程检测器的检测值对Y向驱动器进行控制。由此可以进一步提高二维纳米柔性运动平台10的运动精度。
[0084]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。
[0085]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。
[0086]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。
[0087]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。
[0088]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。
[0089]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。
【权利要求】
1.一种二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 X向柔性解耦件和第一柔性解耦件，所述第一 X向柔性解耦件沿X向延伸且分别与所述终端平台和所述X向驱动器相连，所述第一柔性解耦件具有折弯部且分别与所述基座和所述X向驱动器相连；以及 第二柔性解耦件和第一 Y向柔性解耦件，所述第二柔性解耦件具有折弯部且分别与所述基座和所述Y向驱动器相连，所述第一 Y向柔性解耦件沿Y向延伸且分别与所述终端平台和所述Y向驱动器相连。
2.根据权利要求1所述的二维纳米柔性运动平台，其特征在于，所述第一柔性解耦件和所述第二柔性解耦件中的每一个为弧形、S形或Z形。
3.根据权利要求1所述的二维纳米柔性运动平台，其特征在于，所述第一柔性解耦件包括多个沿Y向延伸的第一连接件和至少一个沿X向延伸的第二连接件，其中多个所述第一连接件中的位于一端的一个与所述基座相连，多个所述第一连接件中的位于另一端的一个与所述X向驱动器相连，相邻两个所述第一连接件通过所述第二连接件相连。
4.根据权利要求1所述的二维纳米柔性运动平台，其特征在于，所述第二柔性解耦件包括多个沿X向延伸的第三连接件和至少一个沿Y向延伸的第四连接件，其中多个所述第三连接件中的位于一端的一个与所述基座相连，多个所述第三连接件中的位于另一端的一个与所述Y向驱动器相连，相邻两个所述第三连接件通过所述第四连接件相连。
5.根据权利要求1所述的二维纳米柔性运动平台，其特征在于，所述第一柔性解耦件在X向上的长度与所述第一 X向柔性解耦件在X向上的长度之比小于1:5，所述第二柔性解耦件在Y向上的长度与所述第一 Y向柔性解耦件在Y向上的长度之比小于1:5。
6.根据权利要求1所述的二维纳米柔性运动平台，其特征在于，进一步包括: 第二 X向柔性解耦件和第三柔性解耦件，所述第二 X向柔性解耦件沿X向延伸且与所述终端平台相连，所述第三柔性解耦件具有折弯部且与所述基座相连；以及 第四柔性解耦件和第二 Y向柔性解耦件，所述第四柔性解耦件具有折弯部且与所述基座相连，所述第二 Y向柔性解耦件沿Y向延伸且与所述终端平台相连。
7.根据权利要求6所述的二维纳米柔性运动平台，其特征在于， 所述第一 X向柔性解耦件与所述第二 X向柔性解耦件相对Y向对称，所述第一柔性解耦件与所述第三柔性解耦件相对Y向对称； 所述第二柔性解耦件与所述第四柔性解耦件相对X向对称，所述第一 Y向柔性解耦件与所述第二 Y向柔性解耦件相对X向对称。
8.根据权利要求6所述的二维纳米柔性运动平台，其特征在于，所述第三柔性解耦件和所述第四柔性解耦件中的每一个为弧形、S形或Z形。
9.根据权利要求6所述的二维纳米柔性运动平台，其特征在于，所述第三柔性解耦件包括多个沿Y向延伸的第五连接件和至少一个沿X向延伸的第六连接件，其中多个所述第五连接件中的位于一端的一个与所述基座相连，相邻两个所述第五连接件通过所述第六连接件相连。
10.根据权利要求1-9中任一项所述的二维纳米柔性运动平台，其特征在于，所述第四柔性解耦件包括多个沿X向延伸的第七连接件和至少一个沿Y向延伸的第八连接件，其中多个所述第七连接件中的位于一端的一个与所述基座相连，相邻两个所述第七连接件通过所述第八连接件相连。
11.根据权利要求1-10中任一项所述的二维纳米柔性运动平台，其特征在于，进一步包括: 相对X向对称的第一柔性支撑件和第二柔性支撑件，所述第一柔性支撑件和所述第二柔性支撑件中的每一个分别与所述基座和所述终端平台相连，所述X向驱动器、所述第一 X向柔性解耦件和所述第一柔性解耦件位于所述第一柔性支撑件和所述第二柔性支撑件之间；以及 相对X向对称的第三柔性支撑件和第四柔性支撑件，所述第一柔性支撑件与所述第三柔性支撑件相对Y向对称，所述第二柔性支撑件与所述第四柔性支撑件相对Y向对称，其中所述第三柔性支撑件和所述第四柔性支撑件中的每一个分别与所述基座和所述终端平台相连，所述Y向驱动器、所述第二柔性解耦件和所述第一 Y向柔性解耦件位于所述第二柔性支撑件和所述第四柔性支撑件之间，所述第一柔性支撑件至所述第四柔性支撑件中的每一个为两个且形成平行四边形或椭圆形。
12.根据权利要求ι-ll中任一项所述的二维纳米柔性运动平台，其特征在于，所述终端平台、所述第一柔性支撑件至所述第四柔性支撑件中的每一个在Z向上的高度大于或等于所述第一 X向柔性解耦件、所述第一柔性解耦件、所述第二柔性解耦件和所述第一 Y向柔性解耦件中的每一个在z向上的高度。
【文档编号】G12B5/00GK104464839SQ201410564477
【公开日】2015年3月25日 申请日期:2014年10月21日 优先权日:2014年10月21日
【发明者】张震, 王鹏, 闫鹏 申请人:清华大学