本发明涉及一种运动解耦的高精度六自由度柔顺运动平台，属于精密定位平台设计领域。
背景技术：
1、精密定位平台的构建方式可以分为两种类型：一种是使用滚珠丝杆、伺服电机和刚性机构并通过刚性传动来构建的定位平台，简称刚性定位台，缺点如精度受限、需要频繁的定期维护且不易于构建多自由度并联定位平台滚珠丝杠和滚动轴承、需要复杂昂贵的电气系统和笨重的结构气悬浮，不适用于微纳操作的高精度、高动态和高结构紧凑场合。
2、另一种是使用柔顺机构通过柔性传动来构建的定位平台，简称柔性定位台或柔顺定位台，其具有无间隙、无摩擦力、无磨损、无回差、免润滑、高精度、高稳定性且结构紧凑等优点，这使柔顺定位台在精密定位平台领域占据了极大的技术优势。
3、同时，目前绝大部分基于柔顺机构的六自由度运动平台都是非对称、非解耦设计，由于柔顺铰链对于各轴的解耦多使用平行四边形原理，因此各轴之间的运动耦合度大，同时在非期望运动(对于平动部分，其他三个转动运动为寄生运动；转动部分同理)的寄生运动也较大。
4、中国专利cn113464780b公开了一种空间三平移自由度柔顺定位平台，结构设计较不合理，空间利用率差，因此结构较为臃肿，其工作空间和平台体积的比例较小，使得其在上述提到的空间有限的应用上较为困难。
5、对于合成孔径光学消零干涉等应用常常需要对应的三维定位平台定位精度达到亚微米、甚至纳米级别，同时需要快速运动性能。由于平台的精度最终是驱动器的精度和定位平台机构运动传递性能的综合体现，现有的基于柔顺机构的六自由度运动平台由于上述提到的各方面缺陷，使得其精度或者动态性能尚无法满足需要，因此还没有在实际应用中得到广泛推广，大部分仍停留在实验室研发阶段。同时，中国专利cn107984443b公开了一种交叉曲梁六自由度并联柔顺机构，平台为微米级高精度六自由度平台，但欠缺通光孔设计，不利于光线通过，不适用于合成孔径光干涉成像等光学应用。
技术实现思路
1、本发明解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提出了一种运动解耦的高精度六自由度柔顺运动平台，采用六自由度完全解耦设计，将位姿调整进行解耦合，使得两者互不干扰，从而可以实现姿态和位置的高精度控制。
2、本发明的技术解决方案是：
3、一种运动解耦的高精度六自由度柔顺运动平台，包括三轴解耦转动模块、三轴解耦平动模块，三轴解耦转动模块固连在三轴解耦平动模块上，形成串联构型；
4、三轴解耦平动模块，采用并联解耦构型，包括基座、环形音圈电机、xy中间平台、平动输出平台、x平动自由度致动模块、y平动自由度致动模块、x平动自由度导向模块、y平动自由度导向模块；环形音圈电机定子固连在基座上，动子输出端连接平动输出平台；
5、x平动自由度致动模块、y平动自由度致动模块的一端均与基座相连并固定，输出端均与xy中间平台相连，分别为三轴解耦平动模块中的x、y自由度提供动力来源；
6、x平动自由度导向模块、y平动自由度导向模块的一端均与基座相连并固定，输出端均与xy中间平台相连，与x平动自由度致动模块、y平动自由度致动模块一起为三轴解耦平动模块中的x、y自由度提供对称的导向。
7、进一步地，所述三轴解耦转动模块包括转动输出平台、大型转动虎克铰、rz压电陶瓷、rz压电陶瓷预紧块、rx转动自由度致动模块、ry转动自由度致动模块；
8、大型转动虎克铰下表面固定在基座上，上表面与转动输出平台连接；转动输出平台与rx转动自由度致动模块、ry转动自由度致动模块连接；
9、rx转动自由度致动模块、ry转动自由度致动模块采用并联构型，以大型转动虎克铰为转轴，在xy平面呈90°分布安装，提供绕rx，ry的转动中心；
10、rx转动自由度致动模块、ry转动自由度致动模块的输出端均与三轴解耦转动模块连接，下端与三轴解耦平动模型相连，将输出位移作用在转动输出平台内圈，使转动输出平台分别产生绕x、y轴的转动位移；
11、两个rz压电陶瓷旋转对称地布置在转动输出平台上，两个rz压电陶瓷预紧块分别将一个rz压电陶瓷与转动输出平台紧密贴合成一体；两个rz压电陶瓷输出力偶经由转动输出平台上的柔性铰链导向后产生绕z轴的旋转位移。
12、进一步地，转动输出平台为三个转动自由度rx，ry，rz提供连接基础，使三个转动轴的运动传递到转动输出端；转动输出平台的外圈是整个平台的输出端，连接负载；通过将rx转动自由度致动模块、ry转动自由度致动模块和大型转动虎克铰连接到转动输出平台的内圈，实现rx，ry自由度转动运动输出；在内圈上安装rz压电陶瓷，将位移传导到转动输出平台外圈，实现三轴转动位移的合成和输出。
13、进一步地，所述rx转动自由度致动模块包括rx菱形放大机构、rx压电陶瓷、rx压电陶瓷预紧块、rx虎克铰；
14、rx压电陶瓷与rx菱形放大机构连接，rx压电陶瓷预紧块将rx压电陶瓷与rx菱形放大机构紧密贴合成一体；rx菱形放大机构将rx压电陶瓷输出位移进行放大并变换方向；
15、rx菱形放大机构下表面连接平动输出平台，上表面与rx虎克铰固连，rx虎克铰提供绕x轴的转轴。
16、进一步地，基座为整个六自由度运动平台的基础，提供支撑、定位和固定作用；基座在外围边缘凸出并设计螺纹固定孔，为x平动自由度致动模块、y平动自由度致动模块、x平动自由度导向模块、y平动自由度导向模块提供定位和固定；基座在内圈采用薄壁板，为音圈电机定子提供定位和固定；通过将上述部件固定在基座上，实现力从基座到平动输出平台的传导。
17、进一步地，x平动自由度致动模块包括x压电陶瓷、x压电陶瓷预紧块、x柔性铰链、连接块和x菱形放大机构；
18、x压电陶瓷、x压电陶瓷预紧块固连在x菱形放大机构内；
19、x菱形放大机构一端与基座固连，输出端通过连接块和x致动柔性铰链固连；
20、x柔性铰链一端与基座固连，一端连接到xy中间平台上；
21、x压电陶瓷输出位移x通过菱形放大机构进行放大并转换与压电陶瓷输出方向垂直的方向后，经由连接块和x致动柔性铰链传输到xy中间平台上，从而向x轴施加驱动力fx，xy中间平台产生x向的解耦运动。
22、进一步地，xy中间平台的四个侧面分别设有z解耦机构，为音圈电机提供导向，并支撑平动输出平台。
23、进一步地，环形音圈电机为环形音圈电机动子与定子之间为悬浮状态，互不接触；环形音圈电机定子与动子之间的气隙，提供xy平面内平动的行程；驱动z轴运动的音圈电机动子在z轴方向上独立自由运动，与xy平面内平动互不干涉，实现三轴运动完全解耦。
24、进一步地，x平动自由度导向模块包括x柔性铰链、连接块和定位块；其中，x柔性铰链一端通过定位块连接到基座，一端连接到xy中间平台上。
25、进一步地，平动输出平台采用中空构型，转动输出平台与转动虎克铰也采用中空构型，形成从转动输出平台到基座的完全贯穿的通光孔，提高通光量。
26、本发明与现有技术相比的优点在于：
27、(1)本发明采用六自由度完全解耦设计，其转动自由度和移动自由度完全解耦，从原理上消除了平动和转动之间的耦合运动，从而具备高运动精度。
28、(2)本发明三个平动自由度采用并联解耦设计，具备大承载、高动态、高精度性能。
29、(3)本发明三轴平动自由度在各方向采用完全对称设计，且z轴自由度采用悬浮设计，故平动过程中产生的耦合转动极小，可以忽略，从而有效提高了平台的转动运动精度。
30、(4)本发明具备大通光孔，对于空间环境中执行光学任务，如远距离观测、成像、通信等，有利于灵活设计光路、提高通光量，从而实现更清晰、更详细的图像和数据。
31、(5)本发明使用压电陶瓷和大推力常数音圈电机致动，具有发热小的特点，适用于真空等散热条件差的环境。
1.一种运动解耦的高精度六自由度柔顺运动平台，其特征在于，包括三轴解耦转动模块、三轴解耦平动模块，三轴解耦转动模块固连在三轴解耦平动模块上，形成串联构型；
2.根据权利要求1所述的一种运动解耦的高精度六自由度柔顺运动平台，其特征在于，所述三轴解耦转动模块包括转动输出平台、大型转动虎克铰、rz压电陶瓷、rz压电陶瓷预紧块、rx转动自由度致动模块、ry转动自由度致动模块；
3.根据权利要求2所述的一种运动解耦的高精度六自由度柔顺运动平台，其特征在于，转动输出平台为三个转动自由度rx，ry，rz提供连接基础，使三个转动轴的运动传递到转动输出端；转动输出平台的外圈是整个平台的输出端，连接负载；通过将rx转动自由度致动模块、ry转动自由度致动模块和大型转动虎克铰连接到转动输出平台的内圈，实现rx，ry自由度转动运动输出；在内圈上安装rz压电陶瓷，将位移传导到转动输出平台外圈，实现三轴转动位移的合成和输出。
4.根据权利要求2所述的一种运动解耦的高精度六自由度柔顺运动平台，其特征在于，所述rx转动自由度致动模块包括rx菱形放大机构、rx压电陶瓷、rx压电陶瓷预紧块、rx虎克铰；
5.根据权利要求1所述的一种运动解耦的高精度六自由度柔顺运动平台，其特征在于，基座为整个六自由度运动平台的基础，提供支撑、定位和固定作用；基座在外围边缘凸出并设计螺纹固定孔，为x平动自由度致动模块、y平动自由度致动模块、x平动自由度导向模块、y平动自由度导向模块提供定位和固定；基座在内圈采用薄壁板，为音圈电机定子提供定位和固定；通过将上述部件固定在基座上，实现力从基座到平动输出平台的传导。
6.根据权利要求1所述的一种运动解耦的高精度六自由度柔顺运动平台，其特征在于，x平动自由度致动模块包括x压电陶瓷、x压电陶瓷预紧块、x柔性铰链、连接块和x菱形放大机构；
7.根据权利要求1所述的一种运动解耦的高精度六自由度柔顺运动平台，其特征在于，xy中间平台的四个侧面分别设有z解耦机构，为音圈电机提供导向，并支撑平动输出平台。
8.根据权利要求1所述的一种运动解耦的高精度六自由度柔顺运动平台，其特征在于，环形音圈电机为环形音圈电机动子与定子之间为悬浮状态，互不接触；环形音圈电机定子与动子之间的气隙，提供xy平面内平动的行程；驱动z轴运动的音圈电机动子在z轴方向上独立自由运动，与xy平面内平动互不干涉，实现三轴运动完全解耦。
9.根据权利要求1所述的一种运动解耦的高精度六自由度柔顺运动平台，其特征在于，x平动自由度导向模块包括x柔性铰链、连接块和定位块；其中，x柔性铰链一端通过定位块连接到基座，一端连接到xy中间平台上。
10.根据权利要求1所述的一种运动解耦的高精度六自由度柔顺运动平台，其特征在于，平动输出平台采用中空构型，转动输出平台与转动虎克铰也采用中空构型，形成从转动输出平台到基座的完全贯穿的通光孔，提高通光量。
