太阳能硅片移送用三自由度机械手的研究

【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,通过不同试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。 【关键词】：三自由度机械手 步进电动机 时间最优轨迹规划 插补 脉冲补偿
【学位授予单位】：哈尔滨工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2011
【分类号】：TP241.2
【目录】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-8
• 第1章 绪论8-18
• 1.1 课题研究的背景8-9
• 1.2 课题的目的及意义9
• 1.3 机器人概述9-12
• 1.3.1 机器人的分类9-10
• 1.3.2 国外机器人发展状况10-11
• 1.3.3 我国机器人发展状况11-12
• 1.4 硅片传输机械手相关技术及发展状况12-15
• 1.4.1 硅片传输机械手的发展12-15
• 1.4.2 硅片传输机械手的发展趋势15
• 1.5 机械手运动轨迹规划概述15-16
• 1.5.1 机械手轨迹规划方法概述15-16
• 1.5.2 机械手时间最优轨迹规划方法16
• 1.6 本文的主要研究内容16-18
• 第2章 机械手机电系统的设计18-31
• 2.1 引言18
• 2.2 三自由度机械手的机械系统设计18-26
• 2.2.1 机械手坐标形式的分析18-20
• 2.2.2 机械手机械结构的设计20-23
• 2.2.3 结构形变误差的分析23-26
• 2.3 三自由度机械手的电气系统设计26-30
• 2.3.1 负载转矩及转动惯量26-27
• 2.3.2 电气系统执行部件的选择27-28
• 2.3.3 机械手驱动控制系统的设计28-30
• 2.4 本章小结30-31
• 第3章 机械手运动轨迹规划及插补算法31-42
• 3.1 引言31
• 3.2 机械手轨迹规划31-37
• 3.2.1 轨迹规划方法31
• 3.2.2 三自由度机械手时间最优轨迹规划31-37
• 3.3 机械手运动轨迹插补37-41
• 3.3.1 直线和圆弧运动轨迹插补38-40
• 3.3.2 插补运动轨迹的执行40-41
• 3.4 本章小结41-42
• 第4章 系统的软件设计及实验42-59
• 4.1 引言42
• 4.2 顺序程序设计42-51
• 4.2.2 控制系统流程图42-45
• 4.2.3 PLC存储空间分配45
• 4.2.4 插补流程45-47
• 4.2.5 系统的软件程序设计47-51
• 4.3 系统实验51-56
• 4.3.1 电气系统测试实验51-53
• 4.3.2 单轴实验53
• 4.3.3 步进电动机联动实验53
• 4.3.4 定位实验53-55
• 4.3.5 抓取实验55-56
• 4.4 系统的误差分析及脉冲补偿法56-57
• 4.4.1 误差分析56-57
• 4.4.2 脉冲补偿法57
• 4.5 本章小结57-59
• 结论59-60
• 参考文献60-64
• 攻读硕士学位期间发表的论文64-66
• 致谢66

您可以在本站搜索以下学术论文文献来了解更多相关内容

电液伺服遥操纵机械手的控制策略研究    田博

基于微硅陀螺仪的移动机器人的导航系统设计    张洪薇;李世光;高正中;孔凡雪;蔺相斌;

一种新的机械手最优轨迹的规划算法    陈忠泽,颜国正,林良明,蔡弘

全球工业机器人产业现状与趋势    顾震宇;

排爆机器人及相关技术    莫海军,吴少炜

工业机器人产业现状与发展    徐方;

面向IC制造的硅片机器人传输系统综述    丛明;杜宇;沈宝宏;金立刚;

径向直线运动型硅片传输机器人的设计与研究    丛明,张士军,金洙吉,康仁科

单晶硅片制造工艺管理系统的设计与实现    程功勋;刘丽兰;俞涛;

基于超冗余度机械臂动力学的时间最优轨迹规划    王建滨,马培荪,徐军,郝颖明

高速高精度平面并联机器人时间最优控制系统的研究    王陈琪

数控机床插补技术的研究    梁静

硅片传输机器人设计及轨迹规划    于旭

硅片传输机械手的改进及其定位精度分析    牟瑞平

硅片传输机器人多轴运动控制器的研究    崔冬梅

机器人运动学的旋量表述    葛洪央;葛新锋;

工业机器人示教盒系统的设计    时国平;刘赣伟;

基于视觉的机械手臂自主抓物的实现    刘伟;齐晓慧;

七自由度纤维铺放机后置处理算法及比较    富宏亚;邵忠喜;路华;刘源;

并联机床虚拟设计的理论方法    范晋伟,关佳亮,王彤波,王文超,关剑,张小龙

9自由度混联微创外科机器人的正反解    张帆;刘达;王田苗;

两轮机器人行走机构的建模与实验    李航,孙厚芳,韩建海,李济顺,赵书尚,林青松

医学扶持机器人的系统设计    曹俊芳;蒋力培;邓双成;曹莹瑜;王保山;

焊接机器人运动学正逆解    孙学俭;王仙勇;董宇;

汽车前轴精辊成形自动辊锻机组搬运机器人的新设计    金魏,辛洪兵

基于机器视觉的高精度晶圆对准系统    吴清潇;苗锡奎;欧锦军;郝颖明;朱枫;

基于机构精度通用算法的机器人位姿误差建模    熊青春;王健强;

机器人技术的应用与发展    杨朝虹;张海珠;

机器人的机电一体化设计    钱炜;樊堂堂;

四自由度教学机器人的研究    刘良生;梁栋;

六轴柔性控制激光加工机开发研究    杨超翔;许波;邓琦林;

插入扰流元件换热器强化传热的实验研究    毋震;姬长发;李磊;

黄瓜收获机器人避碰轨迹规划    汤修映;张铁中;

偶数、李代数方法在机构运动学逆解的应用    郝矿荣;宁袆;田勇;

焊接机器人示教编程器的设计与研究    厉剑;叶桦;万威;

蒸汽发生器检修机械手路径规划及控制方法研究    周芳

基于数字化工厂的轿车地板焊装线的混流设计与规划    宁宇

基于变分PDE的单板缺陷图像检测及修补关键技术研究    王阿川

采伐联合机机械手运动分析与控制系统研究    郭秀丽

步行康复训练机器人助行腿的步态规划与运动控制    王企远

服务机器人双臂协作技术研究及实现    李宪华

具有目的域的光电稳定跟踪系统满意控制策略    陈益

地面探测车移动系统若干关键技术研究    尚伟燕

基于UG的弧焊机器人离线编程与统计方法的焊接质量判定    冯胜强

大壁虎运动行为研究及仿壁虎机器人研制    张昊

工业机器人的工作空间和误差补偿的分析与仿真    户燕会

基于被动式四足机器人的运动学及动力学分析    雷云云

小口径深井救援机器人的设计研究    孙晓红

注塑机械手控制系统设计研究    丁鉴彬

PJR-2X型喷浆机器人交互式虚拟样机系统开发    陈斌

机器人假肢功能设计与分析    殷慧

拟人灵巧手的设计及其工作空间研究    梁春辉

气动肌肉机械手臂机构设计与控制方法实现    刘爽

基于结构光的鞋底信息提取与机器人喷胶轨迹生成方法的研究    汪安国

面向非结构化地形的六足步行机器人运动规划研究    王立

工程机器人异构从手设计    巩明德,赵丁选,倪涛,丁德胜

自抗扰控制技术在电液力伺服系统中的应用    郭栋;付永领;卢宁;龙满林;

空间机器人遥操作系统设计及研制    王学谦;徐文福;梁斌;李成;

PID控制器设计与参数整定方法综述    杨智,朱海锋,黄以华

阀控非对称油缸正反向速度比的分析    周士昌,周恩涛

遥操作机器人手控器的研究进展    周龙江,宋爱国,曾庆军,黄惟一

临场感遥操作机器人综述    刘寒冰,赵丁选

重型车辆双路制动液压系统性能仿真    巩明德;赵丁选;徐鸣;

基于Internet的机器人控制中网络时延测试及分析    王庆鹏,谈大龙,陈宁

大时延力反馈双边控制系统    邓启文,韦庆,李泽湘

液压六自由度并联机器人运动控制研究    王洪瑞

遥操作机器人系统的智能控制研究    陈启宏

有力觉及视觉临场感的遥操作机器人系统研究    倪涛

双向液压伺服遥操作机器人的力觉临场感技术研究    文广

六自由度并联液压伺服机械手的力觉双向伺服控制    冯石柱

六自由度串联机器人运动优化与轨迹跟踪控制研究    刘松国

遥操作机器人系统及多指灵巧手的设计与算法研究    卢伟

四自由度电液主—从遥操纵机器人双向伺服控制策略研究    刘璐

基于ADAMS和MATLAB的汽车主动悬架联合仿真研究    王晓莲

双边遥操作力反馈手控器研制    安宏雷

串联式气动机械手建模及其控制的研究    吴晋军

大尺寸硅片背面磨削技术的应用与发展    康仁科,郭东明,霍风伟,金洙吉

化学机械抛光中的硅片夹持技术    孙禹辉,康仁科,郭东明,金洙吉,苏建修

改进的最小偏差法直线插补及其软件    李惠光;郑绳楦;王丹萍;

晶片传输系统中切边探测和预对准技术    杨兴平

集成电路关键设备市场分析及发展战略    田陆屏;

片子自动传输机械手    胡耀臻

电枢控制式直流电机伪微分反馈速度调节系统设计    曾文火,朱鹏程

高性能音圈电机CAD    陈泽祥，陈小洪，易敬曾

PCI9052在ISA与PCI总线接口中的应用    王宝全,周国勇,周忠来,杜恩祥

印制电路板设计工作的探讨    陈和祥;

运动控制器底层技术研究与开发    徐朝阳

硅片传输机器人的研制    张士军

高速高精度平面并联机器人时间最优控制系统的研究    王陈琪

基于DSP的MEMS陀螺信号处理平台设计    王勇

基于DSP的运动控制器设计与研究    孙建东

基于RBF神经网络的机械手轨迹规划及运动仿真研究    孙秀军

基于CPLD的数字光纤通信系统的研究    吴文静

激光自动跟踪空间坐标测量系统的发展(二)    王佳,路刚

三自由度的侦察机器人系统    姜明,李科杰,王俊,康敬欣

三自由度运动仿真平台设计及应用    魏纳新,彭秀艳,赵希人,施向宇

一种新型三自由度液压伺服关节的动力学模型    朱兴龙,周骥平,罗翔,颜景平

基于螺旋理论三自由度并联机器人型综合新方法    罗继曼,蔡光起,杨斌久,赵亮

集装箱波纹折线焊缝的三自由度焊接机器人逆运动学分析    喻强;张华;毛志伟;叶建雄;

三自由度内模控制器的设计    陈海霞;赵曜;彭力;

三自由度摇摆台姿态逆解及ADAMS仿真    闫述;王旭永;陶建峰;朱野;

空间转动三自由度并联微调机构设计与运动学分析    崔国华;王国强;赵春江;高伟贤;

基于PLC的三自由度机械手控制系统设计与实现    喻伟闯;罗晓曙;陈赤;杨春慧;

一种具有三自由度鳍肢的机器海豚的机构设计与实现    危常明;喻俊志;

一种三自由度并联机构在熔融挤压成形工艺中的应用    薛明;颜永年;张人佶;李卫;

一种新型的三自由度垂直相交运动解耦液压伺服关节的设计    朱兴龙;周骥平;颜景平;

桥梁节段模型风洞试验三自由度悬挂系统    陈政清;牛华伟;禹见达;

斜拉桥索-面-塔三自由度振动模型及其1:2内共振分析    张妍;王怀磊;

大搭接量电液比例方向阀闭环控制——三自由度平台控制特性研究    黎启柏;韩君;桂佩佩;

大搭接量电液比例方向阀闭环控制 三自由度平台控制特性研究    黎启柏;韩君;桂佩佩;

分块镜定位误差的允差分析    王姗姗;赵琳;朱秋东;曹根瑞;李林;

桥梁断面气动导数识别的三自由度强迫振动频域法    牛华伟;陈政清;

桥梁断面气动导数识别的三自由度强迫振动时域法    牛华伟;陈政清;

燕大力夺世界轧钢厚度控制“第一精度”    

建筑领域回荡机器人叩门声    本报实习记者 王维敏

基于激光经纬仪的工程剖面测量方法研究    

“空中魔术师”——变稳机    杜菲

面向生物医学工程的微操作机器人系统    

科技竞赛培养创新人才    谢兆黎叶璟

于起峰：光测世界领军人    于起峰

可进行生命探测井下救援机器人研制成功    安集

山东科学院研制成功并下探测救援机器人    董春蕾

市领导参观科技创新成果展    记者 佘志娟

三自由度并联机构分析与控制策略研究    代小林

一类三自由度并联机构的特性研究与优化设计    姚太克

气动人工肌肉位置伺服系统研究及其应用    杨钢

桥梁断面气动导数识别的三自由度强迫振动法    郭震山

柔性关节及3-DOF微动平面并联机器人设计与分析    刘平安

气动导数识别的三自由度强迫振动法及颤振机理研究    牛华伟

空间三自由度并联/混联机构构型、性能与若干应用研究    高振

车辆三自由度平面运动稳定性的非线性分析及控制策略评价    刘丽

基于虚拟现实的机器人仿真研究    张克敏

对称少自由度并联机器人型综合理论及新机型综合    李秦川

3-RPS角台并联机构卡当运动分析及计算机仿真    罗勇

三自由度并联驱动转台工程设计及研究    苗成义

立面1R2T三自由度绳牵引并联机构的系统分析与控制    高峻岩

新型三自由度惯性压电驱动器研究    缪国

基于虚拟样机技术的高速汽车侧风稳定性研究    周建美

三自由度直升机模型的控制方法研究    王聪

基于三自由度直升机系统的控制算法研究    董如意

基于ARM的三自由度直升机嵌入式控制系统设计    苗晋玲

三自由度飞行器的控制研究    张宏亮

三自由度机械臂的动态特性研究    佟颖