硅片傳輸機器人手臂的拓撲優(yōu)化設(shè)計.pdf

1、硅片傳輸機器人是IC制造過程中的關(guān)鍵設(shè)備之一，負責半導體硅片在各個工序之間的傳輸與定位，其工作性能直接影響硅片的生產(chǎn)效率和制造質(zhì)量。硅片傳輸機器人手臂是機器人的核心，它的性能決定了機器人的位置精度。針對硅片傳輸任務高穩(wěn)定性、高可靠性的要求，對硅片傳輸機器人手臂進行優(yōu)化設(shè)計，對硅片傳輸機器人的深入研究具有重要意義。 本文首先分析了國內(nèi)外硅片傳輸機器人和結(jié)構(gòu)拓撲優(yōu)化設(shè)計的研究及發(fā)展現(xiàn)狀，提出將結(jié)構(gòu)拓撲優(yōu)化方法應用于硅片傳輸機器人手臂

2、的設(shè)計?；谕負鋬?yōu)化的基本原理，對連續(xù)體結(jié)構(gòu)拓撲優(yōu)化設(shè)計方法及優(yōu)化求解數(shù)值算法進行了研究，探討了拓撲優(yōu)化中的數(shù)值不穩(wěn)定現(xiàn)象及其解決方法，研究了濾波法相關(guān)公式。 其次，根據(jù)硅片傳輸機器人的構(gòu)型與設(shè)計原則，建立了機器人手臂的模型，對硅片傳輸機器人的徑向直線伸縮運動展開分析，提出了實現(xiàn)該運動的機構(gòu)，并對機構(gòu)進行了運動學分析。設(shè)計了硅片傳輸機器人的手臂結(jié)構(gòu)，建立了手臂的有限元模型，對手臂進行了動態(tài)特性分析，得出了硅片傳輸機器人手臂低階模

3、態(tài)與振型。 然后，針對硅片傳輸機器人手臂快速運動容易產(chǎn)生機構(gòu)本體振動的問題，基于拓撲優(yōu)化理論，提出了一種硅片傳輸機器人手臂結(jié)構(gòu)拓撲優(yōu)化方法。采用有限元方法建立硅片傳輸機器人手臂的模型，應用ANSYS軟件對手臂結(jié)構(gòu)進行了拓撲優(yōu)化設(shè)計，使得臂體的結(jié)構(gòu)總?cè)岫戎禍p小，即增加了結(jié)構(gòu)的剛度。 最后，根據(jù)拓撲優(yōu)化云圖建立了手臂的新型結(jié)構(gòu)，并對新的手臂模型進行了動態(tài)特性分析，結(jié)果表明手臂的低階固有頻率得到了提高，改進了硅片傳輸機器人手臂