晶圓傳輸機(jī)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(dòng)國(guó)民經(jīng)濟(jì)和社會(huì)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(jī)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(yùn)任務(wù)。本課題結(jié)合國(guó)家973項(xiàng)目《超大規(guī)模集成電路制造裝備基礎(chǔ)問(wèn)題研究》(2009CB724206)，研究晶圓傳輸機(jī)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(jī)器人在取放晶圓的過(guò)程中主要由兩個(gè)

2、關(guān)節(jié)聯(lián)動(dòng)實(shí)現(xiàn)對(duì)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(jī)器人的動(dòng)力學(xué)和運(yùn)動(dòng)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(jī)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(jī)器人輪廓誤差傳遞函數(shù)，并根據(jù)實(shí)際控制硬件對(duì)其進(jìn)行了簡(jiǎn)化，最后采用 PI控制器對(duì)機(jī)器人進(jìn)行控制。該控制結(jié)構(gòu)在每個(gè)采樣周期對(duì)各關(guān)節(jié)位置指令進(jìn)行輪廓誤差補(bǔ)償，改善了驅(qū)動(dòng)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(jī)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(jì)中采用了同步帶以及諧波傳動(dòng)，為了抑制這些柔性環(huán)節(jié)帶來(lái)的末端手的振動(dòng)，本文在對(duì)機(jī)器人進(jìn)行柔性關(guān)節(jié)、剛性連桿動(dòng)力學(xué)建模的基礎(chǔ)上，采用開(kāi)環(huán)的輸入整形技術(shù)對(duì)其進(jìn)行抑制。推導(dǎo)了三脈沖整形的一般表達(dá)式，對(duì)其進(jìn)行了靈敏度分析，采用靈敏區(qū)間最大的非對(duì)稱整形以及ZV整形對(duì)兩個(gè)關(guān)節(jié)進(jìn)行了振動(dòng)抑制。為了將振動(dòng)抑制方法結(jié)合到輪廓誤差控制中，