随着科学技术的迅猛发展,尖端工业生产逐渐向着微纳米级别的方向发展,其中在微小加工制造和研究的领域内,精密定位技术已成为核心之一。目前各国都对精密定位技术开展研究,尤其在军工、航天等方面,其中微动平台技术被最广泛的使用。针对当前微动平台存在定位精度、刚度以及分辨率较低的问题,设计研制了一种二维微动平台,实现了 X、Y向无耦合纳米级位移输出。具体研究内容如下:采用压电陶瓷执行器作驱动器与双平行四杆柔性铰链结构作传动的方案,设计一种新结构二维微动平台,具有无摩擦磨损、定位精度高、响应快的优点。以结构关键尺寸为设计变量,对微动平台建立了目标函数和约束条件的数学模型,选用序列二次规划算法对微动平台的结构尺寸进行优化,使设计的微动平台在满足输出位移的条件下可以获得较大的刚度,由此获得了最优的结构尺寸,并计算出了理论的最大位移值和结构刚度值。采用ANSYS软件对微动平台进行三维实体建模,对模型施加固定约束,对静态特性、动态特性以及耦合特性进行数值仿真分析,得到了微动平台在X、Y方向仿真的最大位移、结构刚度、最大应力以及固有频率和在Z方向仿真的承载力,得出了 X、Y方向运动是独立无耦合的结论。对搭建的微动平台系统进行试验研究,微动平台X、Y方向输出位移具有较好的线性度,闭环状态下无迟滞蠕变现象,两个方向定位精度、重复定位精度、分辨率均为纳米级,阶跃响应时间为毫秒级,且无振荡和超调现象;根据试验数据得到X、Y向的最大位移满足设计要求,且结构刚度较高。试验结果证明了理论计算和仿真的正确性以及微动平台的可使用性,能够实现纳米级精密定位的要求。