定位平台的设计是影响纳米压印光刻设备压印精度的主要因素之一,针对传统机构拓扑优化方法不能预先知道定位平台输入输出映射矩阵的问题,提出一种基于最优并联原型机构,以机构实际映射矩阵与期望映射矩阵差值最小为目标函数,机构非期望运动自由度与驱动输入位移映射矩阵和机构柔度为约束的定位平台拓扑优化方法。主要开展了以下研究:(1)并联机构设计。通过分析定位平台在工作过程中所需的运动自由度,并将其作为并联机构运动自由度形式,得出非运动自由度的螺旋表达式。运用螺旋理论互易积定理,得到并联机构各支链运动副组成的运动螺旋系,指定驱动运动副形式,进而得到并联机构支链组成,最终完成并联机构型综合。以并联机构结构参数为优化对象,采用遗传算法,得到具有最大运动空间时的并联机构结构参数,完成并联机构的尺度综合。(2)定位平台设计。针对传统拓扑优化方法不能够预先知道定位平台输出位移与输入驱动位移之间的映射关系,提出一种基于最优并联机构,以定位平台实际映射矩阵和期望映射矩阵误差最小为优化设计目标,约束定位平台非期望运动自由度,设计得到符合设计要求的定位平台。最终设计得到的定位平台在x、y、z方向的重复定位精度分别为0.033μm、0.037μm、0.023μm。(3)分析。对采用拓扑优化方法得到的定位平台,进行试验与仿真分析,并于理论结果相对比,并得出结论。本文以定位平台为例表明该方法的有效性,为后续空间柔顺机构的设计提供设计依据,丰富了柔顺机构的设计方法,拓宽了其在空间机构设计领域的应用范围。