真空硅片搬运机器人本体的研究

论文摘要

半导体加工环境要求在其内运行的设备需要具有高洁净等级、防静电、高可靠性等特点。所以IC环境下所用的机器人在满足基本搬运要求的同时还要兼顾上述特点。再加之,真空硅片搬运机器人在半导体行业里地位非常重要,所以有必要对其进行系统的研究。本文主要工作如下：（1）分析了这类机器人的基本传动形式,并利用SolidWorks建立了机器人基本的三维模型,运用D-H方法,建立了该机器人的连杆坐标系,在此基础上,推导了机器人的运动学正、逆解,以及速度、加速度和位置特性,并绘制出某一特殊工况下的运动曲线。（2）在运动学的基础上,使用拉格朗日法推倒了机器人的动力学方程,并绘制出某一特殊工况下的力矩曲线。再对末端执行器进行有限元分析,观测硅片对手指的影响。（3）在Adams中导入Solidworks的零件模型,添加约束和驱动后建立机器人的虚拟样机,并通过虚拟样机仿真出之前特殊工况下机器人的运动学和动力学曲线,并与运动学和动力学推倒的曲线作对比,验证正确性。之后,绘制出正常工况时的基本曲线,以便日后指导机器人的设计和关键件的选型,并进行了简单的承载硅片时的有限元分析,了解大致的位移、应力及应变分布情况。（4）建立机器人的误差模型,编制机器人的标定算法,并用数值仿真仿真出机器人的误差参数,带入新识别出的机器人几何参数重新建立机器人模型,对比标定之前与标定之后的误差情况,提出机器人标定的重要意义。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 课题研究背景
• 1.3 半导体行业机器人的应用环境
• 1.4 真空硅片搬运机器人国内外发展情况
• 1.5 发展半导体行业搬运机器人的必要性
• 1.6 本文主要研究内容
• 1.7 本章小结
• 第2章 真空硅片搬运机器人的传动和运动学分析
• 2.1 真空硅片搬运机器人的传动结构和运动分析
• 2.1.1 真空硅片搬运机器人的Z向运动
• 2.1.2 真空硅片搬运机器人的R向运动及推导
• 2.2 真空硅片搬运机器人的运动学分析
• 2.2.1 真空搬运机器人正问题
• 2.2.2 真空搬运机器人逆问题
• 2.2.3 真空搬运机器人速度和加速度分析
• 2.3 本章小结
• 第3章 真空硅片搬运机器人的动力学及有限元分析
• 3.1 前言
• 3.2 真空硅片搬运机器人的动力学分析
• 3.3 真空硅片搬运机器人的有限元分析
• 3.3.1 SolidWorks Simulation进行有限元分析的流程
• 3.3.2 机器人关键部件三维模型的简化
• 3.3.3 末端执行器的有限元分析
• 3.4 本章小结
• 第4章 真空硅片搬运机器人的运动学和动力学仿真
• 4.1 真空硅片搬运机器人虚拟样机的建立
• 4.2 推算的验证
• 4.3 机器人速度规划
• 4.4 真空硅片搬运机器人的运动学仿真
• 4.5 真空硅片搬运机器人的动力学仿真
• 4.6 本章小结
• 第5章 真空搬运机器人的误差与标定
• 5.1 真空硅片搬运机器人的标定原理及误差模型
• 5.1.1 真空硅片搬运机器人标定概述
• 5.1.2 直角坐标系间的微分运动
• 5.1.3 标定原理
• 5.1.4 真空硅片搬运机器人误差建模
• 5.1.5 多个点的处理
• 5.2 仿真验算
• 5.3 本章小结
• 第6章 结论与展望
• 6.1 结论
• 6.2 展望
• 参考文献
• 致谢