本发明公开了一种双自由度运动机构及操纵装置，双自由度运动机构包括面板、支架和双轴转动机构，双轴转动机构包括转动杆、第一转动件和第二转动件，转动杆固定地连接在第一转动件或第二转动件上。第一转动件和第二转动件这两者中的至少一者上设置有至少一组第一冗余结构，第一冗余结构包括第一转轴、固定地连接在第一转轴上的第一主动齿轮、与第一主动齿轮啮合传动的至少两组第一从动齿轮，以及连接在第一从动齿轮上的第一角度检测装置。如此，当其中一组第一角度检测装置出现故障时，并不影响双自由度运动机构的正常工作，保证了整个装置的可靠性。