精密定位技术广泛应用于高端仪器设备(如光刻机、扫描电子显微镜等)、航空航天、微纳操作和医疗等众多领域。由于具有精度高、刚度大和结构紧凑等优势,基于柔顺机构的精密定位技术是当前研究的热点。作为柔顺机构中承载变形的关键部分,柔顺铰链性能的好坏直接决定了机构整体的性能。本文以一种新型多缺口柔顺铰链为对象,在研究该铰链自身性能的基础上,将该铰链应用于平面3-RRR定位机构和空间XYZ三自由度定位机构中,具体研究内容如下:(1)对多缺口型柔顺铰链进行建模和分析,并与在柔顺机构中应用最广泛的直圆型铰链进行对比分析,研究了两者在相同尺寸下的铰链柔度、旋转精度和最大应力,并通过有限元仿真对理论模型进行了验证分析。(2)将多缺口型柔顺铰链应用于平面3-RRR并联柔顺机构中。首先,采用闭环矢量法求解了平面3RRR机构的逆运动学;其次,通过ANSYS有限元分析(FEA)对3-RRR微定位平台的工作空间、输入耦合、最大应力、输入刚度和固有频率进行了仿真,并与基于直圆型铰链的3-RRR微定位平台进行比较分析;最后,通过3D打印的方式加工出实验样机,并通过微视觉测量的方法分析了平台的传递矩阵和输入耦合。(3)将多缺口型柔顺铰链应用于空间XYZ三自由度柔顺机构中。首先,通过复合型桥式位移放大机构对压电陶瓷的输入位移进行放大,基于弹性梁模型和卡式第二定理,在考虑外部刚度影响的情况下,分析了设计机构的位移放大比、固有频率和最大应力。接着,通过多目标优化算法对XY微动平台的机构位移放大比和固有频率进行优化,将优化后的结果与基于直圆型铰链的微定位平台进行有限元仿真对比。然后,通过慢走丝线切割的加工方式加工出XY微动平台,并在Z方向上安装压电陶瓷及位移导向机构,组成XYZ三自由度微动平台。通过电容传感器测出XYZ三自由度微定位平台的工作空间,交叉耦合及三个方向上的固有频率等。最后通过规划理论轨迹,实现了微动平台末端对空间三维曲线的轨迹跟踪。