CN110883760A - 一种平面三自由度运动解耦柔顺机构 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种平面三自由度运动解耦柔顺机构，包括：一个输出模块和三个柔性支链，三个柔性支链相互垂直，且分别与输出模块的三个运动自由度方向平行或共线，三个柔性支链分别对输出模块三个自由度方向上的运动进行驱动和控制，并且共同对输出模块三个限制自由度方向上的运动进行限制，实现输出模块三自由度方向上的运动解耦。

Description

一种平面三自由度运动解耦柔顺机构

技术领域

本发明涉及精密机械技术领域，尤其涉及一种平面三自由度运动解耦柔顺机构。

背景技术

在生物界，许多生物体都是巧妙地使用自身机体的柔性将可用能转化为精妙复杂的运动。人类的心脏就是利用肌肉的柔性而完成数以百亿次的连续运动而不疲劳。在工程领域，同样存在利用柔性完成运动的机构，即柔顺机构。柔顺机构的实践应用可以追溯到8000年以前的弓和弹弓，而柔顺机构的理论研究也在近30年得到了迅猛的发展并已成为现代机构学的一个重要分支。

柔顺机构最显著的特征就是没有刚性关节或刚性铰链，正是由于这一显著特征，柔顺机构与传统刚性机构相比具有如下优点：免于装配，可以整体化设计和加工，故便于微型化制造；无回程误差，无间隙和磨损，因此可以实现高精度运动；无摩擦，无噪声，寿命高；无需润滑，避免污染；运动刚度可调，可用于能量存贮和转化。基于以上优点，柔顺机构在精密工程、机器人和智能结构等领域得到了广泛应用。

具有平面三自由度运动的柔顺机构是一种非常重要的柔顺机构，其在精密工程，特别是微纳操作研究领域有着非常广泛的应用。微纳操作指的是在微米、纳米精度上对操作对象进行的移动、定位和抓取等操作，其在精密制造、微纳科技和光学工程等领域有着举足轻重的作用。

然而，目前已经公开的平面三自由度运动柔顺机构(例如专利CN103030103B公布的柔顺机构)均为运动非解耦柔顺机构。因此，需要一种新的技术方案解决平面三自由度运动柔顺机构的运动耦合问题。

发明内容

本发明旨在至少解决现有技术或相关技术中存在的技术问题之一。

为此，本发明提出一种平面三自由度运动解耦柔顺机构。

有鉴于此，本发明提供了一种平面三自由度运动解耦柔顺机构，包括：输出模块、连接单元和三个柔性支链；所述输出模块为不易变形的刚性块，并具有三个方向的运动自由度，包括：沿着平面内两个相互正交轴方向X轴和Y轴做直线运动的自由度和绕着所述平面法线方向Z轴做旋转运动的自由度；所述连接单元与外部基础相连接；所述三个柔性支链相互垂直，且分别与输出模块的三个运动自由度方向平行或共线，包括：X轴柔性支链、Y轴柔性支链以及Z轴柔性支链，每个柔性支链的一端与输出模块连接，另一端通过连接单元与外部基础连接；每个柔性支链包括：运动输入单元和运动传递单元；连接单元、运动输入单元、运动传递单元以及输出模块依次连接；X轴柔性支链的运动输入单元只含有沿X轴直线运动方向的自由度，Y轴柔性支链的运动输入单元只含有沿Y轴直线运动方向的自由度，Z轴柔性支链的运动输入单元只含有绕Z轴旋转运动方向的自由度；X轴柔性支链的运动传递单元在沿着Y轴直线运动方向和绕着Z轴旋转运动方向为自由度方向，在沿着X轴直线运动方向为限制度方向，Y轴柔性支链的运动传递单元在沿着X轴直线运动方向和绕着Z轴旋转运动方向为自由度方向，在沿着Y轴直线运动方向为限制度方向，Z轴柔性支链的运动传递单元在沿着X轴直线运动方向和沿着Y轴直线运动方向为自由度方向，在绕着Z轴旋转运动方向为限制度方向，使三个柔性支链分别对输出模块三个自由度方向上的运动进行驱动和控制，并且共同对输出模块三个限制度方向上的运动进行限制，实现输出模块三自由度方向上的运动解耦。

优选地，所述连接单元包括：第一支撑模块、第二支撑模块和支腿模块，所述第一支撑模块和第二支撑模块均为刚性块，所述支腿模块为刚性方体结构，且支腿模块的上端面与第一支撑模块连接，下端面与第二支撑模块连接。

优选地，所述X轴柔性支链包括：X轴运动输入单元和X轴运动传递单元，所述X轴运动传递单元为细长薄片状，所述X轴运动输入单元为平行四边形结构，包括：X轴运动输入模块、第一细长薄片和第二细长薄片，所述X轴运动输入模块为刚性块，第一细长薄片与第二细长薄片平行设置，且长度相等，第一细长薄片和第二细长薄片的一端均与X轴运动输入模块连接，第一细长薄片和第二细长薄片的另一端均与第一支撑模块连接；所述Y轴柔性支链包括：Y轴运动输入单元和Y轴运动传递单元，所述Y轴运动传递单元为细长薄片状，所述Y轴运动输入单元为平行四边形结构，包括：Y轴运动输入模块、第三细长薄片和第四细长薄片，所述Y轴运动输入模块为刚性块，第三细长薄片与第四细长薄片平行设置，且长度相等，第三细长薄片和第四细长薄片的一端均与Y轴运动输入模块连接，第三细长薄片和第四细长薄片的另一端均与第一支撑模块连接；所述输出模块均与X轴运动传递单元一端和Y轴运动传递单元的一端垂直连接，X轴传递单元的另一端与X轴运动输入单元垂直连接，Y轴运动传递单元的另一端与Y轴运动输入单元垂直连接，X轴运动输入单元与Y轴运动输入单元相互垂直且均与第一支撑模块连接，X轴运动输入单元与Y轴运动输入单元共用第一支撑模块，使输出模块、X轴柔性支链、Y轴柔性支链以及第一支撑模块呈闭合的方形结构；所述Z轴柔性支链包括：Z轴运动输入单元和Z轴运动传递单元，所述Z轴运动传递单元包括第五细长薄片、第六细长薄片、第七细长薄片、第八细长薄片、第一长刚性块、第二长刚性块、第一短刚性块和第二短刚性块，所述第五细长薄片与第六细长薄片垂直，第七细长薄片与第八细长薄片垂直，使四个细长薄片呈两个L形结构，两L形结构相互平行设置，第一长刚性块位于第五细长薄片和第七细长薄片之间的平行间隔，且第一长刚性块的上表面与第五细长薄片相连接，下表面和第七细长薄片相连接，第二长刚性块位于第六细长薄片和第八细长薄片之间的平行间隔，且第二长刚性块的上表面与第六细长薄片连接，下表面与第八细长薄片相连接，第一长刚性块与第二长刚性块平行，第一长刚性块与第二长刚性块长度相同，第一短刚性块位于第五细长薄片和第六细长薄片的垂直相交处，第二短刚性块位于第七细长薄片和第八细长薄片的垂直相交处，第一短刚性块与第二短刚性块平行，第一短刚性块与输出模块相连，第二短刚性块与Z轴运动输入单元连接；所述Z轴运动输入单元包括Z轴运动输入模块，第九细长薄片、第十细长薄片、第一刚性腿和第二刚性腿，所述Z轴运动输入模块为刚性块，且与Z轴运动传递单元的第二短刚性块连接，所述第九细长薄片的一端和第十细长薄片的一端均与Z轴运动输入模块垂直连接，第九细长薄片的另一端与第一刚性腿的一端垂直连接，第十细长薄片的另一端与第二刚性腿的一端垂直连接，第一刚性腿与第二刚性腿相互垂直，第一刚性腿的另一端和第二刚性腿的另一端均与第二支撑模块连接，第二支撑模块上设置有开孔，所述开孔用于连接外部驱动。

优选地，所述输出模块、X轴柔性支链、Y轴柔性支链以及第一支撑模块设置成一共面的整体。

优选地，所述Z轴运动输入单元和第二支撑模块设置成一共面的整体。

优选地，平面三自由度运动解耦柔顺机构还包括：第一螺钉，第二螺钉，第三螺钉和第四螺钉；所述第一支撑模块上设置有第一螺栓孔，所述第二支撑模块上还设置有第二螺栓孔，所述支腿模块的上端面设置有第三螺栓孔和下端面设置有第四螺栓孔，所述输出模块设置有第五螺栓孔，所述第一短刚性块上设置有第六螺栓孔，所述第二短刚性块上设置有第七螺栓孔，所述Z轴运动输入模块上设置有第八螺栓孔，第一螺钉***第一支撑模块上的第一螺栓孔和支腿模块上端面的第三螺栓孔，使第一支撑模块与支腿模块连接，第二螺钉***支腿模块下端面第四螺栓孔和第二支撑模块上的第二螺栓孔，使Z轴运动输入单元与支腿模块的连接，第三螺钉***输出模块的第五螺栓孔和第一短刚性块上的第六螺栓孔，使输出模块与Z轴运动传递单元相连接，第四螺钉***第二短刚性块上的第七螺栓孔和Z轴运动输入模块上的第八螺栓孔，使Z轴运动传递单元与Z轴运动输入单元相连接。

优选地，平面三自由度运动解耦柔顺机构还包括：冗余柔性支链。

优选地，所述冗余柔性支链为各柔性支链的对称结构。

与现有技术相比，本发明的技术效果是：

1、控制复杂度和难度相对比较低；

2、自由度方向上，力与位移关系模型的线性度高；

3、各个解耦方向上的几何结构可以实现制造上的相互独立，制造误差不累积，还能降低制造难度和成本；

4、各个解耦方向上的刚度也相互独立，便于对各个方向上的刚度进行独立调节，也容易将各个方向上的刚度和结构进行同一化设计，以达到各向性能均一。

本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

图1示出了根据本发明的一个实施例的平面三自由度运动解耦柔顺机构的结构示意图和零件***图；

图2示出了根据本发明的一个实施例的平面三自由度运动解耦柔顺机构的输出模块、X轴柔性支链、Y轴柔性支链以及第一支撑模块的整体综合性模块的结构示意图；

图3示出了根据本发明的一个实施例的平面三自由度运动解耦柔顺机构的支腿模块结构示意图；

图4示出了根据本发明的再一个实施例的平面三自由度运动解耦柔顺机构的Z轴运动传递单元的结构示意图；

图5示出了根据本发明的一个实施例的平面三自由度运动解耦柔顺机构的Z轴运动输入单元和第二支撑模块的整体综合性模块的结构示意图；

图6示出了根据本发明的一个实施例的平面三自由度运动解耦柔顺机构的X轴柔性支链和Y轴柔性支链的对称结构的结构示意图；

图7示出了根据本发明的一个实施例的平面三自由度运动解耦柔顺机构的Z轴运动传递单元的对称结构的结构示意图；

图8示出了根据本发明的一个实施例的平面三自由度运动解耦柔顺机构的Z轴运动输入单元的对称结构的结构示意图；

图9示出了根据本发明的一个实施例的平面三自由度运动解耦柔顺机构的对称结构的结构示意图和零件***图；

其中：1输出模块；11第五螺栓孔；21 X轴运动传递单元；221 X轴运动输入模块；222第一细长薄片222；223第二细长薄片；31 Y轴运动传递单元；321 Y轴运动输入模块321；322第三细长薄片；323第四细长薄片；41 Z轴运动传递单元；411第五细长薄片；412第六细长薄片；413第七细长薄片；414第八细长薄片；415第一长刚性块；416第二长刚性块；417第一短刚性块；4171第六螺栓孔；418第二短刚性快；4181第七螺栓孔；421Z轴运动输入模块；4212第八螺栓孔；422第九细长薄片；423第十细长薄片；424第一刚性腿；425第二刚性腿；51第一支撑模块；511第一螺栓孔52第二支撑模块；521第二螺栓孔；522开孔；53支腿模块；531第三螺栓孔；6第一螺钉；7第二螺钉；8第三螺钉；9第四螺钉。

具体实施方式

为了能够更清楚地理解本发明的上述目的、特征和优点，下面结合附图和具体实施方式对本发明进行进一步的详细描述。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是，本发明还可以采用其他不同于在此描述的其他方式来实施，因此，本发明的保护范围并不受下面公开的具体实施例的限制。

下面参照图1至图9描述根据本发明一些实施例所述平面三自由度运动解耦柔顺机构。

在本发明的实施例中，如图1所示，本发明提供了一种平面三自由度运动解耦柔顺机构，包括：输出模块1、连接单元和三个柔性支链；输出模块1为不易变形的刚性块，并具有三个方向的运动自由度，包括：沿着平面内两个相互正交轴方向X轴和Y轴做直线运动的自由度和绕着平面法线方向Z轴做旋转运动的自由度；连接单元与外部基础相连接；三个柔性支链相互垂直，且分别与输出模块1的三个运动自由度方向平行或共线，包括：X轴柔性支链、Y轴柔性支链以及Z轴柔性支链，每个柔性支链的一端与输出模块1连接，另一端通过连接单元与外部基础连接，每个柔性支链包括：运动输入单元和运动传递单元，连接单元、运动输入单元、运动传递单元以及输出模块1依次连接；X轴柔性支链的运动输入单元只含有沿X轴直线运动方向的自由度，Y轴柔性支链的运动输入单元只含有沿Y轴直线运动方向的自由度，Z轴柔性支链的运动输入单元只含有绕Z轴旋转运动方向的自由度；X轴柔性支链的运动传递单元在沿着Y轴直线运动方向和绕着Z轴旋转运动方向为自由度方向，在沿着X轴直线运动方向为限制度方向，在沿X轴直线运动方向上限制，Y轴柔性支链的运动传递单元在沿着X轴直线运动方向和绕着Z轴旋转运动方向为自由度方向，在沿着Y轴直线运动方向为限制度方向，即在沿Y轴直线运动方向上限制，Z轴柔性支链的运动传递单元在沿着X轴直线运动方向和沿着Y轴直线运动方向为自由度方向，在绕着Z轴旋转运动方向为限制度方向，即在绕着Z轴旋转运动方向上限制，使三个柔性支链分别对输出模块1三个自由度方向上的运动进行驱动和控制，并且共同对输出模块1三个限制度方向上的运动进行限制，实现输出模块1三自由度的运动解耦。

在该实施例中，X轴柔性支链的运动传递单元在沿着Y轴直线运动方向和绕着Z轴旋转运动方向为自由度方向，在沿着X轴直线运动方向为限制度方向(即在沿着X轴直线运动方向不是自由度方向)，Y轴柔性支链的运动传递单元在沿着X轴直线运动方向和绕着Z轴旋转运动方向为自由度方向，在沿着Y轴直线运动方向为限制度方向(即在沿Y轴直线运动方向不是自由度方向)，Z轴柔性支链的运动传递单元在沿着X轴直线运动方向和沿着Y轴直线运动方向为自由度方向，在绕着Z轴旋转运动方向为限制度方向(即在绕着Z轴旋转运动方向不是自由度方向)，通过在三自由度方向上的运动传递单元，使输出模块1在三个自由度方向上运动，即沿着X轴和Y轴方向上的直线运动和绕着Z轴方向的旋转运动，输出模块1在运动开始的瞬间，三个自由度方向上的运动相互无影响，实现了输出模块1在三个自由度方向上运动的相互解耦，输出模块1在运动自由度方向上的两个直线运动和一个旋转运动，分别由两个直线运动输入单元和一个旋转运动输入单元来控制，三个运动输入单元的运动在初始运动的瞬间相互无影响，实现相互运动的解耦，并且X轴的运动传递单元限制了输出模块1绕Y轴方向上的旋转运动和沿Z轴方向上的直线运动，Y轴的运动传递单元限制了输出模块1绕X轴方向旋转运动和沿Z轴方向上的直线运动，Z轴的运动传递单元限制了输出模块1绕X轴方向旋转运动和绕Y轴旋转运动，使三个运动传递单元共同完成对输出模块1三个非自由度方向上的运动限制。

在本发明的一个实施例中，优选地，如图1、图2和图5所示，连接单元包括：第一支撑模块51、第二支撑模块52和支腿模块53，第一支撑模块51和第二支撑模块52均为刚性块，所述支腿模块53为刚性方体结构，且支腿模块53的上端面与第一支撑模块连接，下端面与第二支撑模块52连接。

在本发明的一个实施例中，优选地，如图所示1至9所示，X轴柔性支链包括：X轴运动输入单元和X轴运动传递单元21，X轴运动传递单元21为细长薄片状，所述X轴运动输入单元为平行四边形结构，包括：X轴运动输入模块221、第一细长薄片222和第二细长薄片223，所述X轴运动输入模块221为刚性块，第一细长薄片222与第二细长薄片223平行设置，且长度相等，第一细长薄片222和第二细长薄片223的一端均与X轴运动输入模块221连接，第一细长薄片222和第二细长薄片223的另一端均与第一支撑模块51连接；所述Y轴柔性支链包括：Y轴运动输入单元和Y轴运动传递单元31，所述Y轴运动传递单元31为细长薄片状，所述Y轴运动输入单元为平行四边形结构，包括：Y轴运动输入模块321、第三细长薄片322和第四细长薄片323，所述Y轴运动输入模块321为刚性块，第三细长薄片322与第四细长薄片323平行设置，且长度相等，第三细长薄片322和第四细长薄片323的一端均与Y轴运动输入模块321连接，第三细长薄片322和第四细长薄片323的另一端均与第一支撑模块51连接；所述输出模块1均与X轴运动传递单元21一端和Y轴运动传递单元31的一端垂直连接，X轴运动传递单元21的另一端与X轴运动输入单元垂直连接，Y轴运动传递单元31的另一端与Y轴运动输入单元垂直连接，X轴运动输入单元与Y轴运动输入单元相互垂直且均与第一支撑模块51连接，X轴运动输入单元与Y轴运动输入单元共用第一支撑模块51，使输出模块1、X轴柔性支链、Y轴柔性支链以及第一支撑模块51呈闭合的方形结构；所述Z轴柔性支链包括：Z轴运动输入单元和Z轴运动传递单元41，所述Z轴运动传递单元41包括：第五细长薄片411、第六细长薄片412、第七细长薄片413、第八细长薄片414、第一长刚性块415、第二长刚性块416、第一短刚性块417和第二短刚性块418，所述第五细长薄片411与第六细长薄片412垂直，第七细长薄片413与第八细长薄片414垂直，使四个细长薄片呈两个L形结构，两L形结构相互平行设置，第一长刚性块415位于第五细长薄片411和第七细长薄片413之间的平行间隔，且第一长刚性块415的上表面与第五细长薄片411相连接，下表面和第七细长薄片413相连接，第二长刚性块416416位于第六细长薄片412和第八细长薄片414之间的平行间隔，且第二长刚性块416的上表面与第六细长薄片412连接，下表面与第八细长薄片414相连接，第一长刚性块415与第二长刚性块416平行，第一长刚性块415与第二长刚性块416长度相同，第一短刚性块417位于第五细长薄片411和第六细长薄片412的垂直相交处，第二短刚性块418位于第七细长薄片413和第八细长薄片414的垂直相交处，第一短刚性块417与第二短刚性块418平行，第一短刚性块417与输出模块1相连，第二短刚性块418与Z轴运动输入单元连接；所述Z轴运动输入单元包括Z轴运动输入模块421，第九细长薄片422、第十细长薄片423、第一刚性腿424和第二刚性腿425，所述Z轴运动输入模块421为刚性块，且与Z轴运动传递单元41的第二短刚性块418连接，所述第九细长薄片422的一端和第十细长薄片423的一端均与Z轴运动输入模块421垂直连接，第九细长薄片422的另一端与第一刚性腿424的一端垂直连接，第十细长薄片423的另一端与第二刚性腿425的一端垂直连接，第一刚性腿424与第二刚性腿425相互垂直，第一刚性腿424的另一端和第二刚性腿425的另一端均与第二支撑模块52连接，第二支撑模块52上设置有开孔522，所述开孔522用于连接外部驱动。

在该实施例中，通过将X轴运动传递单元21、Y轴运动传递单元31和Z轴运动传递单元41设置成细长薄片及其变形，以及使输出模块1在三个自由度方向上运动，即沿着X轴和Y轴方向上的直线运动和绕着Z轴方向的旋转运动，输出模块1在运动开始的瞬间，三个自由度方向上的运动相互无影响，实现了输出模块1在三个自由度方向上运动的相互解耦，输出模块1在运动自由度方向上的两个直线运动和一个旋转运动，分别由两个直线运动输入单元和一个旋转运动输入单元来控制，三个运动输入单元的运动在初始运动的瞬间相互无影响，实现相互运动的解耦。

在本发明的一个实施例中，优选地，如图2所示，输出模块1、X轴柔性支链、Y轴柔性支链以及第一支撑模块51设置成一共面的整体。

在该实施例中，输出模块1X轴柔性支链、Y轴柔性支链以及第一支撑模块51设置成一共面的综合性模块，在材料上进行整体加工而成。

在本发明的一个实施例中，优选地，如图5所示，Z轴运动输入单元和第二支撑模块52设置成一共面的整体。

在该实施例中，Z轴运动输入单元和第二支撑模块52设置成一共面的综合性模块，在材料上进行整体加工而成。

在本发明的一个实施例中，优选地，如图1至图5所示，平面三自由度运动解耦柔顺机构还包括：第一螺钉6，第二螺钉7，第三螺钉8和第四螺钉9；第一支撑模块51上设置有第一螺栓孔511，第二支撑模块52上还设置有第二螺栓孔521，支腿模块53的上端面设置有第三螺栓孔531和下端面设置有第四螺栓孔，输出模块1设置有第五螺栓孔11，第一短刚性块417上设置有第六螺栓孔4171，第二短刚性块418上设置有第七螺栓孔4181，Z轴运动输入模块421上设置有第八螺栓孔4212，第一螺钉6***第一支撑模块51上的第一螺栓孔511和支腿模块53上端面的第三螺栓孔531，使第一支撑模块51与支腿模块53连接，第二螺钉7***支腿模块53下端面第四螺栓孔和第二支撑模块52上的第二螺栓孔521，使Z轴运动输入单元与支腿模块53的连接，第三螺钉8***输出模块1的第五螺栓孔11和第一短刚性块417上的第六螺栓孔4171，使输出模块1与Z轴运动传递单元41相连接，第四螺钉9***第二短刚性块418上的第七螺栓孔4181和Z轴运动输入模块421上的第八螺栓孔4212，使Z轴运动传递单元41与Z轴运动输入单元相连接。

在本发明的一个实施例中，优选地，如图6至9所示，平面三自由度运动解耦柔顺机构还包括：冗余柔性支链。

在本发明的一个实施例中，优选地，如图6至9所示，冗余柔性支链为各柔性支链的对称结构。

在该实施例中，冗余柔性支链为各柔性支链的对称结构，比如将X轴柔性支链镜像布置，将Y轴柔性支链镜像布置，上述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，可以有各种改变和变化，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

在本发明的描述中，术语“多个”则指两个或两个以上，除非另有明确的限定，术语“上”、“下”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；术语“连接”、“安装”、“固定”等均应做广义理解，例如，“连接”可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。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。

在本发明的描述中，术语“一个实施例”、“一些实施例”、“具体实施例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本发明中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或实例。而且，描述的具体特征、结构、材料或特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中。

Claims (8)

1.一种平面三自由度运动解耦柔顺机构，其特征在于，包括：输出模块、连接单元和三个柔性支链；所述输出模块为不易变形的刚性块，并具有三个方向的运动自由度，包括：沿着平面内两个相互正交轴方向X轴和Y轴做直线运动的自由度和绕着所述平面法线方向Z轴做旋转运动的自由度；所述连接单元与外部基础相连接；所述三个柔性支链相互垂直，且分别与输出模块的三个运动自由度方向平行或共线，包括：X轴柔性支链、Y轴柔性支链以及Z轴柔性支链，每个柔性支链的一端与输出模块连接，另一端通过连接单元与外部基础连接，每个柔性支链包括：运动输入单元和运动传递单元,连接单元、运动输入单元、运动传递单元以及输出模块依次连接；X轴柔性支链的运动输入单元只含有沿X轴直线运动方向的自由度，Y轴柔性支链的运动输入单元只含有沿Y轴直线运动方向的自由度，Z轴柔性支链的运动输入单元只含有绕Z轴旋转运动方向的自由度；X轴柔性支链的运动传递单元在沿着Y轴直线运动方向和绕着Z轴旋转运动方向为自由度方向，在沿着X轴直线运动方向为限制度方向，Y轴柔性支链的运动传递单元在沿着X轴直线运动方向和绕着Z轴旋转运动方向为自由度方向，在沿着Y轴直线运动方向为限制度方向，Z轴柔性支链的运动传递单元在沿着X轴直线运动方向和沿着Y轴直线运动方向为自由度方向，在绕着Z轴旋转运动方向为限制度方向，使三个柔性支链分别对输出模块三个自由度方向上的运动进行驱动和控制，并且共同对输出模块三个限制度方向上的运动进行限制，实现输出模块三自由度方向上的运动解耦。

2.根据权利要求1所述的平面三自由度运动解耦柔顺机构，其特征在于，所述连接单元包括：第一支撑模块、第二支撑模块和支腿模块，所述第一支撑模块和第二支撑模块均为刚性块，所述支腿模块为刚性方体结构，且支腿模块的上端面与第一支撑模块连接，下端面与第二支撑模块连接。

3.根据权利要求2所述的平面三自由度运动解耦柔顺机构，其特征在于，所述X轴柔性支链包括：X轴运动输入单元和X轴运动传递单元，所述X轴运动传递单元为细长薄片状，所述X轴运动输入单元为平行四边形结构，包括：X轴运动输入模块、第一细长薄片和第二细长薄片，所述X轴运动输入模块为刚性块，第一细长薄片与第二细长薄片平行设置，且长度相等，第一细长薄片和第二细长薄片的一端均与X轴运动输入模块连接，第一细长薄片和第二细长薄片的另一端均与第一支撑模块连接；所述Y轴柔性支链包括：Y轴运动输入单元和Y轴运动传递单元，所述Y轴运动传递单元为细长薄片状，所述Y轴运动输入单元为平行四边形结构，包括：Y轴运动输入模块、第三细长薄片和第四细长薄片，所述Y轴运动输入模块为刚性块，第三细长薄片与第四细长薄片平行设置，且长度相等，第三细长薄片和第四细长薄片的一端均与Y轴运动输入模块连接，第三细长薄片和第四细长薄片的另一端均与第一支撑模块连接；所述输出模块均与X轴运动传递单元一端和Y轴运动传递单元的一端垂直连接，X轴传递单元的另一端与X轴运动输入单元垂直连接，Y轴运动传递单元的另一端与Y轴运动输入单元垂直连接，X轴运动输入单元与Y轴运动输入单元相互垂直且均与第一支撑模块连接，X轴运动输入单元与Y轴运动输入单元共用第一支撑模块，使输出模块、X轴柔性支链、Y轴柔性支链以及第一支撑模块呈闭合的方形结构；所述Z轴柔性支链包括：Z轴运动输入单元和Z轴运动传递单元，所述Z轴运动传递单元包括第五细长薄片、第六细长薄片、第七细长薄片、第八细长薄片、第一长刚性块、第二长刚性块、第一短刚性块和第二短刚性块，所述第五细长薄片与第六细长薄片垂直，第七细长薄片与第八细长薄片垂直，使四个细长薄片呈两个L形结构，两L形结构相互平行设置，第一长刚性块位于第五细长薄片和第七细长薄片之间的平行间隔，且第一长刚性块的上表面与第五细长薄片相连接，下表面和第七细长薄片相连接，第二长刚性块位于第六细长薄片和第八细长薄片之间的平行间隔，且第二长刚性块的上表面与第六细长薄片连接，下表面与第八细长薄片相连接，第一长刚性块与第二长刚性块平行，第一长刚性块与第二长刚性块长度相同，第一短刚性块位于第五细长薄片和第六细长薄片的垂直相交处，第二短刚性块位于第七细长薄片和第八细长薄片的垂直相交处，第一短刚性块与第二短刚性块平行，第一短刚性块与输出模块相连，第二短刚性块与Z轴运动输入单元连接；所述Z轴运动输入单元包括Z轴运动输入模块，第九细长薄片、第十细长薄片、第一刚性腿和第二刚性腿，所述Z轴运动输入模块为刚性块，且与Z轴运动传递单元的第二短刚性块连接，所述第九细长薄片的一端和第十细长薄片的一端均与Z轴运动输入模块垂直连接，第九细长薄片的另一端与第一刚性腿的一端垂直连接，第十细长薄片的另一端与第二刚性腿的一端垂直连接，第一刚性腿与第二刚性腿相互垂直，第一刚性腿的另一端和第二刚性腿的另一端均与第二支撑模块连接，第二支撑模块上设置有开孔，所述开孔用于连接外部驱动。

4.根据权利要求3所述的平面三自由度运动解耦柔顺机构，其特征在于，所述输出模块、X轴柔性支链、Y轴柔性支链以及第一支撑模块设置成一共面的整体。

5.根据权利要求4所述的平面三自由度运动解耦柔顺机构，其特征在于，所述Z轴运动输入单元和第二支撑模块设置成一共面的整体。

6.根据权利要求5所述的平面三自由度运动解耦柔顺机构，其特征在于，还包括:第一螺钉，第二螺钉，第三螺钉和第四螺钉；所述第一支撑模块上设置有第一螺栓孔，所述第二支撑模块上还设置有第二螺栓孔，所述支腿模块的上端面设置有第三螺栓孔,下端面设置有第四螺栓孔，所述输出模块上设置有第五螺栓孔，所述第一短刚性块上设置有第六螺栓孔，所述第二短刚性块上设置有第七螺栓孔，所述Z轴运动输入模块上设置有第八螺栓孔，第一螺钉***第一支撑模块上的第一螺栓孔和支腿模块上端面的第三螺栓孔，使第一支撑模块与支腿模块连接，第二螺钉***支腿模块下端面第四螺栓孔和第二支撑模块上的第二螺栓孔，使Z轴运动输入单元与支腿模块的连接，第三螺钉***输出模块的第五螺栓孔和第一短刚性块上的第六螺栓孔，使输出模块与Z轴运动传递单元相连接，第四螺钉***第二短刚性块上的第七螺栓孔和Z轴运动输入模块上的第八螺栓孔，使Z轴运动传递单元与Z轴运动输入单元相连接。

7.根据权利要求1至6中任一项所述的平面三自由度运动解耦柔顺机构，其特征在于，还包括：冗余柔性支链。

8.根据权利要求7所述的平面三自由度运动解耦柔顺机构，其特征在于，所述冗余柔性支链为各柔性支链的对称结构。

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