基于加速度调节的晶圆传输机械手末端执行器设计与分析

发布时间：2017-11-05 13:31

  本文关键词：基于加速度调节的晶圆传输机械手末端执行器设计与分析

  更多相关文章： 晶圆传输机械手 微结构阵列 末端执行器 拓扑优化 粘附机理

【摘要】：集成电路(IC)产业是当今信息社会经济发展的基石和核心,晶圆传输系统是IC产业中最关键的制造装备,对IC产业的生产效率具有决定性的影响。目前,作为晶圆传输系统的关键部件——晶圆传输机械手,均采用水平位姿的方式传输晶圆,由此决定其传输晶圆的最大加速度仅由晶圆自身重力产生摩擦力提供,进而限制了晶圆传输效率;针对以上问题,本文提出采用加速度调节的方式来提高晶圆传输效率,重点分析了基于加速度调节的晶圆传输面微观界面粘附机理,设计了基于加速度调节的末端执行器,最终对所设计的末端执行器传输性能进行了仿真验证。首先,应用微观弹性接触理论,研究了理想状态下晶圆传输面在水平位姿状态及加速度调节状态下的微观界面粘附机理,在此基础上研究了晶圆传输面微结构在考虑实际接触变形情况下的微观界面粘附机理。通过建立微结构力学模型,得出了晶圆在水平位姿状态及加速度调节状态下的加速度、粘附力计算公式,为后文末端执行器的结构设计奠定了理论基础。然后,基于晶圆传输面微观界面粘附机理,设计了末端执行器微结构阵列。对比分析了圆柱体微结构阵列、长方体微结构阵列和圆锥体微结构阵列等三种结构形式,在水平位姿状态及加速度调节状态下的变形情况以及其所能提供的最大加速度随位姿调整时间的变化关系,分析结果表明圆柱体微结构阵列在传输晶圆过程中具有较小的变形且具有更优的加速性能,进而确立末端执行器采用圆柱体微结构阵列;最后,以晶圆变形最小为目标,确立了末端执行器微结构阵列数目。基于末端执行器总体设计要求,确立了末端执行器初步设计结构,随后,利用拓扑优化设计方法对初步结构进行了优化,得到了基于加速度调节的末端执行器最优结构,最后,从结构动力学角度验证分析了优化结果的合理性。最后,建立晶圆传输机械手模型,对三种微结构阵列末端执行器性能进行了仿真分析,并对水平位姿传输和加速度调节方式传输的效率进行了比较。结果证明,采用圆柱体微结构阵列作为末端执行器的接触凸点具有更好的粘附性能,且采用加速度调节的方式进行晶圆传输,能够有效地提高晶圆传输加速度,性能明显优于水平位姿传输方式。
【学位授予单位】：上海工程技术大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TN405

【相似文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 谈建豪;陈燕;向和平;黄思麦;邹湘军;;机器人串果采摘末端执行器设计及仿真[J];农机化研究;2013年09期

2 张远圻,张兴国;机器人末端执行器的系统研究[J];机械制造;1997年09期

3 杨传民;田少龙;杨锰;侯红红;;码垛机器人末端执行器的设计[J];包装工程;2014年03期

4 鲍官军;高峰;荀一;都明宇;杨庆华;;气动柔性末端执行器设计及其抓持模型研究[J];农业工程学报;2009年10期

5 杨庆华;金寅德;钱少明;鲍官军;;基于气动柔性驱动器的苹果采摘末端执行器研究[J];农业机械学报;2010年09期

6 李晓刚;刘晋浩;;码垛机器人多功能末端执行器的设计[J];包装工程;2011年07期

7 丰飞;刘伊威;刘宏;蔡鹤皋;;一种空间大容差末端执行器设计方案与仿真分析[J];机器人;2011年06期

8 谭益松;任立敏;张海波;;空间大型末端执行器抓捕容差优化及其仿真[J];机器人;2012年06期

9 李操;谢宗武;李永绍;刘宏;;一种应用于月球样品采集、返回计划的末端执行器[J];机器人;2013年01期

10 丰飞;刘伊威;刘宏;蔡鹤皋;;空间大型末端执行器漂浮载荷捕获仿真分析[J];机械传动;2014年03期

中国重要会议论文全文数据库 前2条

1 李凡;汪法根;;一种抓取物体末端执行器机构设计[A];面向制造业的自动化与信息化技术创新设计的基础技术——2001年中国机械工程学会年会暨第九届全国特种加工学术年会论文集[C];2001年

2 王军南;丛爽;;基于视觉的机械臂末端执行器坐标获取[A];2007系统仿真技术及其应用学术会议论文集[C];2007年

中国重要报纸全文数据库 前2条

1 记者王华楠;果蔬无损抓取有创新[N];中国技术市场报;2010年

2 MEB记者 何s，

本文编号：1144420