晶圓傳輸機器人平穩(wěn)精確軌跡控制技術(shù).pdf

1、集成電路(IC)制造裝備是電子信息產(chǎn)業(yè)的核心，是推動國民經(jīng)濟和社會信息化發(fā)展的高新技術(shù)之一。晶圓傳輸系統(tǒng)是 IC裝備中必不可少的組成部分，其中的晶圓傳輸機器人是晶圓傳輸系統(tǒng)的關(guān)鍵部件，主要承擔(dān)著晶圓的精確定位與快速、平穩(wěn)搬運任務(wù)。本課題結(jié)合國家973項目《超大規(guī)模集成電路制造裝備基礎(chǔ)問題研究》(2009CB724206)，研究晶圓傳輸機器人的平穩(wěn)精確軌跡控制方法。
　　在軌跡跟蹤控制方面，晶圓傳輸機器人在取放晶圓的過程中主要由兩個

2、關(guān)節(jié)聯(lián)動實現(xiàn)對末端軌跡的跟蹤，為了防止晶圓盒和晶圓之間相互摩擦，需要盡量減小末端手的輪廓誤差。本文在分析晶圓傳輸機器人的動力學(xué)和運動學(xué)之后，基于任務(wù)空間的輪廓誤差模型，分析了輪廓誤差和傳統(tǒng)的跟蹤誤差的區(qū)別，并將其引入到機器人的控制當(dāng)中。采用交叉耦合同步控制結(jié)構(gòu)，推導(dǎo)了機器人輪廓誤差傳遞函數(shù)，并根據(jù)實際控制硬件對其進行了簡化，最后采用 PI控制器對機器人進行控制。該控制結(jié)構(gòu)在每個采樣周期對各關(guān)節(jié)位置指令進行輪廓誤差補償，改善了驅(qū)動關(guān)節(jié)的同

3、步性，提高了跟蹤軌跡的輪廓精度。
　　在平穩(wěn)抑制控制方面，由于晶圓傳輸機器人需要適應(yīng)潔凈環(huán)境的要求，因此在其結(jié)構(gòu)設(shè)計中采用了同步帶以及諧波傳動，為了抑制這些柔性環(huán)節(jié)帶來的末端手的振動，本文在對機器人進行柔性關(guān)節(jié)、剛性連桿動力學(xué)建模的基礎(chǔ)上，采用開環(huán)的輸入整形技術(shù)對其進行抑制。推導(dǎo)了三脈沖整形的一般表達式，對其進行了靈敏度分析，采用靈敏區(qū)間最大的非對稱整形以及ZV整形對兩個關(guān)節(jié)進行了振動抑制。為了將振動抑制方法結(jié)合到輪廓誤差控制中，