融合机械及电子特性的微电子技术的最新进展促进了微/纳机电系统的出现。MEMS是一新兴研究领域，在诸如机械、电子、航空航天、通讯和生物工程等工程领域获得广泛应用。　　MEMS器件与其它微型器件相比具有显著的优点，如更小的尺寸、更廉价和更快的响应时间。MEMS技术的进展对一个国家经济发展及社会进步具有至关重要的影响。因为信息技术、计算机技术、医疗保健、制造与交通运输、电力与能源系统和航空航天与国家安全领域取得重大突破皆有懒于微技术的进步。由于MEMS在微型化发展方面的潜力，使得MEMS技术的进展得到研究学者们的广泛关注。　　产品微型化趋势的日益加强，使得微组装技术的进步被看作是对国家经济、人口和社会产生长远影响的技术之一。微组装在过去几年发展迅速，是诸如医疗保健、通讯、国防和航空业等高附加值领域的关键技术。　　微纳米定位平台在机械和电子工业中是极为重要的。微器件的组装涉及到尺寸极小的部件的装配。微夹持器在诸如为了实现微型系统的微型零件的组装及机电封装过程中的构件组装等重要场合获得广泛应用。用于微纳操作的机械手为实现有效的操作必须具备具有能稳定并且高精度地抓握不同形状的物体的能力。微夹持器是微型机器人和微组装技术中实现微操作的关键设备之一。　　柔性机构在微机电系统的设计中发挥着重要作用，柔性机构各个部分的变形构成了自身的运动。这些柔性结构通过弹性变形来产生所需要的位移，柔性机构在很多领域的设计过程中发挥了巨大作用，如自适应结构、手持工具、交通运输、电子和医疗器械。柔性机构的引入可以减少元件的数量，同时也降低了制造成本，提高了使用性能。　　在过去几十年，结构优化的概念已在越来越多的工程领域中被更广泛地采用，因为机构优化可以实现更为合理及经济可行的结构设计，更具有材料消耗少的优点。它具有广阔的工业应用前景，例如在汽车、航空航天和微机电系统工业领域。拓扑优化是一专门用于结构设计的功能强大的优化方法。拓扑优化是在给定设计域内寻找最佳结构分布，最终实现给定目标的最优分布的技术，即拓扑优化方法是用来求解结构构件材料的最佳分布的。　　本课题将拓扑优化技术应用到2维和3维柔性机构的设计上，这些机构有着不同的载荷、边界条件和功能。提出了一种可实现直线运动及平行运动的新型柔性微米级夹持机构。与此同时设计了一种毫米级夹持器，它能够在平行运动的同时对抓取物体实现精确定位。　　研究了柔性夹持器的设计方法及实现抓取臂平行运动的方法。采用对称路径柔性机构，拓扑优化后的夹持器完成了抓取和抓取臂平行运动的结合。这种机构能够抓取一个物体并使其做点对点平移。　　提出了一种3维柔性微米级夹持结构的拓扑优化方法，这种机构能够实现直线运动并完成抓取臂的平行运动。通过 ANSYS在给定设计域内建立了3维有限元分析模型。　　拓扑优化程序是通过商业软件 ANSYS完成的。在给定设计区域内，建立了2维和3维有限元分析模型。平均柔度（最大总体结构刚度）被作为目标函数来考虑，使其在给定设计量的前提下寻找能够将平均柔度控制在取得材料分布的最小值。材料刚度、密度等特性参数化的材料模型是建立在已知的各向同性材料 SIMP模型基础之上的。采用ANSYS程序中的优化算法来做最优判别准则，它是通过APDL来实现的。　　研究了四种能够实现沿直线平行运动的柔性微米级夹持机构模型，并阐明了这些机构的最佳配置，建立了机构3维有限元模型。这些柔性微米级夹持结构能应用于直径为400μm物体的拾取。同时，提出并讨论了能够实现夹持臂平行运动的纳米级夹持器的最优拓扑结构，建立了3维有限元模型。　　论证了实现纳米、微米级物体的微米级精度拾取和平行运动2维柔性机构的3种最优配置。并建立了该机构的3维有限元模型进行模拟分析。　　本文论证了用于微米级拾取和平行运动的三维柔性微米级夹持器夹持器的夹持角的最优配置。该柔性微型夹持器拾取机构能拾取直径达400μm的物体。　　这些柔性微米级夹持机构能够用于移动多种微米、纳米级物体。