优秀研究生学位论文题录展示

面向IC制造的净化机器人的研究与设计

专 业: 机械电子工程
关键词: 集成电路 净化机器人 动力学分析 运动学分析 运动控制卡
分类号: TN4  TP242
形 态: 共 81 页 约 53,055 个字 约 2.538 M内容
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内容摘要


集成电路IC是电子信息产业的核心,是推动国民经济和社会信息化发展的高新技术之一。

应用于IC的制造装备是IC产业的发展支柱,而更高性能的IC制造装备的研制又在整个IC产业中扮演着技术先导的角色。

净化机器人是IC制造装备中关键设备,负责半导体硅片在各个工序之间的传输与定位工作,它的工作性能直接影响着硅片的生产效率和制造质量。

因此对净化机器人的研制和关键技术的探讨具有积极的意义。

本文首先对国内外净化机器人的研究和发展现状进行介绍,指出了其研究特点和关键技术。

然后针对IC制造的环境洁净度与硅片传输任务的要求,提出净化机器人的构型原则。

并对净化机器人的两种主要构型进行了比较分析,最后确定了R-θ型圆柱坐标型结构作为本课题研制净化机器人的构型。

基于上述构型,进行了净化机器人机械本体的设计。

首先对其末端执行器的径向直线伸缩运动展开分析,得出了实现该运动的必要条件,并采用两组行星轮系与连杆机构的组合形式来实现末端执行器的运动,此外还对该机构进行了运动学和动力学分析,为电机的选择以及控制净化机器人的动态性能和静态特性提供理论基础。

其次,为了满足硅片制造环境洁净度的要求,将易产生尘埃粒子的污染源置于硅片制造环境之外,以带传动的方式将动力从低洁净环境传输到高洁净环境,带动各节手臂运动。

最终的实际结构是将驱动电机、减速装置等置于机座内部,操作手臂置于工作环境之中,工作环境与机座之间采用密封装置进行隔离,这种结构布置方式是本课题的新颖之处。

控制系统是基于PC机与MPC02运动控制卡进行了搭建,伺服系统为半闭环结构,同时采用安川YASKAWA交流伺服电机作为驱动元件。

其中PC机用于完成上层管理功能,负责人机界面的管理和控制系统的实时监控方面的工作。

MPC02运动控制卡作为下层运动控制器,用于完成运动控制的所有细节,如脉冲和方向的输出、自动升降速的处理、原点和限位等信号的检查等。

由于净化机器人执行的是点对点的搬运操作,故交流伺服电机选用位置控制模式。

同时,又以Windows2000操作系统为开发和运行平台,采用功能强大的应用程序开发工具VisualC++6.0进行净化机器人软件系统的设计与开发。

给出了软件系统用户层与控制层这两个模块的软件结构框图,并对控制层中直线运动模块、插补运动模块和“门”形运动模块的进行了研究与编写。

最后本文完成了净化机器人整机的组装和控制系统的调试。

初步调试结果表明,净化机器人可实现硅片传输任务的要求,同时本身也具有一定的应用洁净度..……

全文目录


摘要
1 绪论
1.1 引言
1.2 国内外净化机器人研究发展现状及分析
1.2.1 国外净化机器人的研究概况
1.2.2 国内净化机器人的研究概况
1.3 净化机器人的研究特点
1.4 净化机器人的关键技术
1.5 课题来源与主要研究内容
1.5.1 课题来源
1.5.2 论文主要研究内容
1.6 本章小结
2 净化机器人构型及设计原则的研究
2.1 引言
2.2 净化机器人的约束关系
2.3 净化机器人的功能
2.4 不同构型的净化机器人研究
2.4.1 机器人的构型分类
2.4.2 净化机器人的构型分类
2.4.3 净化机器人不同构型的比较
2.5 净化机器人的设计原则
2.5.1 基于洁净作业的设计原则
2.5.2 基于效率的设计原则
2.5.3 基于结构优化的设计原则
2.5.4 基于可扩展性的设计原则
2.6 净化机器人的构型确定
2.7 本章小节
3 净化机器人机械结构的实现
3.1 净化机器人操作手臂的运动学与动力学分析
3.1.1 径向直线伸缩运动分析
3.1.2 净化机器人操作手臂的运动学分析
3.1.3 净化机器人操作手臂的动力学分析
3.2 净化机器人总体方案
3.2.1 净化机器人的整体方案
3.2.2 净化机器人的相关技术指标
3.3 R向机械结构的实现
3.3.1 净化机器人的臂部结构设计
3.3.2 净化机器人臂部结构设计的特点
3.3.3 净化机器人臂部结构设计的原则
3.3.4 R向传动结构的设计
3.4 θ向机械结构的实现
3.5 Z向机械结构的实现
3.5.1 Z向结构设计
3.5.2 滚珠丝杠副的选型计算
3.6 本章小节
4 净化机器人控制系统硬件结构设计
4.1 净化机器人控制系统的确定
4.1.1 机器人控制系统的分类与设计原则
4.1.2 净化机器人控制系统的设计要求
4.1.3 净化机器人控制系统的确定
4.1.4 MPC02运动控制卡软硬件简介
4.2 净化机器人伺服系统的确定
4.2.1 伺服系统的组成与分类
4.2.2 净化机器人伺服系统的确定
4.2.3 交流伺服电机的选型
4.3 控制系统硬件结构的设计
4.3.1 控制系统的组成结构
4.3.2 伺服电机控制模式的选择
4.3.3 控制电路的设计
4.4 本章小节
5 控制系统的软件设计与实现
5.1 软件平台与开发工具的选用
5.2 系统软件结构的设计及其数据流程
5.2.1 控制系统的工作过程
5.2.2 控制系统的软件结构
5.3 用户层软件的设计与实现
5.3.1 直线运动操作界面的实现
5.3.2 插补运动操作界面的实现
5.3.3 “门”型运动操作界面的实现
5.4 本章小节
6 结论与展望
参考文献
附录A 净化机器人专利申请受理通知书
附录B 净化机器人外型图

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中图分类: > TN4 > 工业技术 > 无线电电子学、电信技术 > 微电子学、集成电路(ic)
其他分类: > TP242 > 工业技术 > 自动化技术、计算机技术 > 自动化技术及设备 > 机器人技术 > 机器人

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