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三自由度机械手论文：太阳能硅片移送用三自由度机械手

的研究

【中文摘要】工业机器人正在逐步取代人工完成某些复杂工作,

硅片制造业对环境洁净度要求极高,为了提高精度及效率,大量采用

机器人来代替人工完成加工、搬运等工作。本课题以太阳能硅片移

送用三自由度机械手为研究核心,开发出一种基于笛卡尔直角坐标系

的专门用于太阳能硅片自动搬运的高精度机械手,该机械手定位精度

高,控制简单,可取代人工搬运方式,实现太阳能硅片生产的局部自动

化。本文首先探讨机械手的机械结构,分析了各种坐标形式的机械手

结构,最终选定了直角坐标形式。机械手采用滚珠丝杠副实现三个方

向的运动,并根据该机械手的性能要求及特点,确定开环控制方式,采

用步进电动机作为机械手的驱动元件,PLC作为控制核心,由此确定

了硅片移送机械手的整体结构与控制系统。针对硅片移送快速的性

能要求,本文对机械手进行了时间最优轨迹规划,使机械手完成搬运

的时间最短。然后根据时间最优轨迹路进行了插补运算,采用直线插

补与圆弧插补两种方法,并且根据步进电动机特点提出具体执行方

式。在太阳能硅片移送机械手软件程序开发时,采用顺序设计方法编

写梯形图程序,并对PLC内部存储空间进行合理分配。最后完成了该

机械手的组装与调试,通过不同实验验证了机械手的性能。分析了重

力作用下形变对于机械手误差及定位精度的影响,采用脉冲补偿法进

行补偿,补偿后减少了机械手的误差。

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【英文摘要】Industrialrobotsaregraduallyreplacing

themanualtocompletesomecomplexwork，wafer

manufacturingrequiresahighdegreeof

environmentalcleanliness．Inordertoimproveaccuracyand

efficiency，alargenumberofrobotsbeingusedtoreplace

themanualcompletionofprocessing，handlingand

otherwork．Thispapertakesthesolarwafertransferrobot

withthreedegreesoffreedomastheresearchcore，

developedaspecializedsolarwafersforhigh-precision

automatichandlingrobotbasedonDescartesCartesian

coordinatesystem．Thismanipulatorhashighpositioning

accuracy，simplecontrol，andcanreplaceartificially

handlingmethodstorealizethelocalautomationproduction

ofsolarwafers．First，thispaperdiscussesthemechanical

structureofthemanipulator，analyzesthestructureofthe

manipulatorofcoordinates，andfinallyselected

therectangularcoordinateform．Robotadoptsballscrew-to

achievethemovementinthreedirections．Open-loopcontrol

modeisdeterminedaccordingtotheperformancerequirements

andfeaturesoftherobot．Adoptsteppermotoras

amanipulatordrivecomponent，PLCascontrolcore，then

definetheoverallstructureandcontrolsystemofthewafer

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transferrobot．Accordingtotheperformancerequirement