[發(fā)明專利]一種化學(xué)機(jī)械拋光傳輸機(jī)器人系統(tǒng)

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201210050639.1
• 申請日: 2012-02-29
• 公開（公告）號: CN102581745A
• 公開（公告）日: 2012-07-18
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 路新春;趙建偉;何永勇;周順;沈攀;許振杰
• 申請（專利權(quán)）人: 清華大學(xué)
• 主分類號: B24B37/02
• 分類號: B24B37/02;B24B37/34;B25J9/16
• 代理公司: 北京清亦華知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 11201
• 代理人: 張大威

1.一種化學(xué)機(jī)械拋光傳輸機(jī)器人系統(tǒng)，其特征在于，包括：

執(zhí)行機(jī)構(gòu)，所述執(zhí)行機(jī)構(gòu)包括機(jī)器人本體和支撐裝置，

其中所述機(jī)器人本體包括：

手爪，所述手爪用于取放晶圓；

手爪翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)，所述手爪翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)與所述手抓相連用于驅(qū)動所述手爪翻轉(zhuǎn)；

小臂體，所述小臂體與所述手爪相連用于帶動所述手爪旋轉(zhuǎn)；

大臂體，所述大臂體與所述小臂體相連用于帶動所述小臂體旋轉(zhuǎn)；和

套筒，所述套筒用于支撐所述大臂體且驅(qū)動大臂體旋轉(zhuǎn)；

其中所述支撐裝置包括：

直線導(dǎo)軌滑臺，所述直線導(dǎo)軌滑臺用于支撐所述機(jī)器人本體；和

導(dǎo)軌絲杠，所述導(dǎo)軌絲杠設(shè)在所述直線導(dǎo)軌滑臺上且與所述套筒相連，用于驅(qū)動所述機(jī)器人本體沿所述導(dǎo)軌絲杠前后移動；

檢測器，所述檢測器設(shè)在所述執(zhí)行機(jī)構(gòu)上，用于檢測所述執(zhí)行機(jī)構(gòu)的工作狀態(tài)參數(shù)以生成檢測信息；

控制裝置，所述控制裝置分別與所述執(zhí)行機(jī)構(gòu)和所述檢測器相連，用于控制所述手爪的運(yùn)動位移和運(yùn)動角度，所述控制裝置包括：上位控制器、主控制器、運(yùn)動控制器、多個伺服驅(qū)動器、多個電機(jī)和多個編碼器，其中，

所述上位機(jī)控制器用于接收用戶輸入的操作指令；

多個所述編碼器分別與所述運(yùn)動控制器、多個所述伺服驅(qū)動器和多個所述電機(jī)相連，每個所述編碼器用于檢測相應(yīng)的所述電機(jī)的狀態(tài)信息，并將相應(yīng)的狀態(tài)信息反饋給對應(yīng)的伺服驅(qū)動器以及所述運(yùn)動控制器；

所述主控制器分別與所述上位機(jī)控制器和所述運(yùn)動控制器相連，用于根據(jù)所述操作指令和所述檢測信息生成所述執(zhí)行機(jī)構(gòu)的運(yùn)動指令，并將所述運(yùn)動指令發(fā)送給所述運(yùn)動控制器，

所述運(yùn)動控制器分別與所述檢測器、所述主控制器和多個所述編碼器相連，用于按照預(yù)設(shè)控制算法計算電機(jī)控制量；

多個所述伺服驅(qū)動器與所述運(yùn)動控制器相連，其中，每個所述伺服驅(qū)動器用于根據(jù)相應(yīng)的所述電機(jī)控制量計算相應(yīng)電機(jī)的控制轉(zhuǎn)矩；

多個電機(jī)分別與所述多個伺服驅(qū)動器和所述執(zhí)行機(jī)構(gòu)相連，其中，每個所述電機(jī)用于在相應(yīng)的控制轉(zhuǎn)矩的控制下驅(qū)動所述執(zhí)行機(jī)構(gòu)運(yùn)動。

2.如權(quán)利要求1所述的化學(xué)機(jī)械拋光傳輸機(jī)器人系統(tǒng)，其特征在于，所述運(yùn)動控制器包括：

動作發(fā)生器，所述動作發(fā)生器與所述檢測器相連，用于檢測所述檢測器反饋的所述檢測信息，并將所述檢測信息發(fā)送給所述主控制器；

決策控制器，所述決策控制器用于接收并解析所述運(yùn)動指令以得到所述傳輸機(jī)器人的目標(biāo)運(yùn)動位移和目標(biāo)運(yùn)動角度，以及接收來自所述編碼器的所述當(dāng)前運(yùn)動位移和當(dāng)前運(yùn)動角度，并將所述當(dāng)前運(yùn)動位移和當(dāng)前運(yùn)動角度與所述目標(biāo)運(yùn)動位移和所述目標(biāo)運(yùn)動角度進(jìn)行比較以得到當(dāng)前位移誤差和當(dāng)前角度誤差，根據(jù)所述當(dāng)前位移誤差和所述當(dāng)前角度誤差計算多個所述伺服驅(qū)動器的多個電機(jī)控制量。

3.如權(quán)利要求1或2所述的化學(xué)機(jī)械拋光傳輸機(jī)器人系統(tǒng)，其特征在于，所述預(yù)設(shè)控制算法為線性二次型最優(yōu)控制算法或比例-積分-微分PID結(jié)合線性二次型最優(yōu)控制算法。

4.如權(quán)利要求3所述的化學(xué)機(jī)械拋光傳輸機(jī)器人系統(tǒng)，其特征在于，當(dāng)所述預(yù)設(shè)控制算法線性二次型最優(yōu)控制算法時，

所述決策控制器還用于根據(jù)對所述當(dāng)前運(yùn)動位移和所述當(dāng)前運(yùn)動角度進(jìn)行線性化處理以得到當(dāng)前時刻的第一系統(tǒng)矩陣和第二系統(tǒng)矩陣，并根據(jù)所述第一系統(tǒng)矩陣和所述第二系統(tǒng)矩陣判斷系統(tǒng)是否可控。

5.如權(quán)利要求4所述的化學(xué)機(jī)械拋光傳輸機(jī)器人系統(tǒng)，其特征在于，所述決策控制器在判斷系統(tǒng)可控時，求解Riccati方程獲得狀態(tài)反饋增益矩陣K′(k)，其中，所述狀態(tài)反饋增益矩陣K′(k)用于表示所述當(dāng)前位移誤差和所述當(dāng)前角度誤差，以及根據(jù)所述狀態(tài)反饋增益矩陣K′(k)計算所述傳輸機(jī)器人的當(dāng)前電機(jī)控制量。

6.如權(quán)利要求1所述的化學(xué)機(jī)械拋光傳輸機(jī)器人系統(tǒng)，其特征在于，所述執(zhí)行機(jī)構(gòu)還包括：

支架，所述支架與所述直線導(dǎo)軌滑臺固定相連；以及

拍照裝置，所述拍照裝置安裝于所述支架上，用于監(jiān)控所述執(zhí)行機(jī)構(gòu)的運(yùn)動。

7.如權(quán)利要求1-6中任一項(xiàng)所述的化學(xué)機(jī)械拋光傳輸機(jī)器人系統(tǒng)，其特征在于，所述執(zhí)行機(jī)構(gòu)還包括：

緩沖支柱，所述緩沖支柱分別安裝在所述直線導(dǎo)軌滑臺的前內(nèi)側(cè)壁和后內(nèi)側(cè)壁上。