硅片传输机器人手臂结构优化设计方法

来源：机械工程学报杂志2015年第1期北京时间：

作者：刘延杰,吴明月,王刚,蔡鹤皋

单位：哈尔滨工业大学机器人技术及系统国家重点实验室 哈尔滨 150001

摘要：提出一种以硅片传输机器人末端竖直方向上由手臂静变形引起的静偏移为约束、以刚性杆柔性关节系统固有频率为优化目标、以各手臂壁厚为优化参数的硅片传输机器人手臂结构优化设计方法。建立硅片传输机器人刚性杆柔性关节动力学模型，通过系统固有频率分析以及模态分析确定对轨迹精度影响较大的模态为一阶模态与二阶模态；通过分析结构参数对一阶与二阶固有频率影响的灵敏度以及权值选择小臂与末端手臂的质量作为优化参数；建立以手臂厚度为变量、以手臂结构尺寸为约束的手臂挠度模型与末端竖直方向静偏移模型，分析手臂厚度对末端竖直方向静偏移的影响规律并对末端手臂与小臂的厚度尺寸进行优化设计；对结构优化设计前后硅片传输机器人手臂的性能进行对比分析。结果表明：该方法在大幅度降低手臂质量的同时可显著提高硅片传输机器人手臂的一阶与二阶固有频率，大幅度降低了末端竖直方向上的静态偏移及内应力，大幅提高了系统竖直方向上的振动频率。

关键词：动态特性,硅片传输机器人,结构优化,静态形变,挠度；

基金资助：国家高技术研究发展计划(863计划，2013AA040901)和黑龙江省科研机构创新能力提升专项计划(YC13D004)资助项目