一种化学机械抛光传输机器人系统

摘要

本发明提出一种化学机械抛光传输机器人系统，包括：执行机构包括机器人本体和支撑装置，机器人本体包括爪、手爪翻转机构、小臂体、大臂体和套筒，支撑装置包括：直线导轨滑台和导轨丝杠；检测器用于检测执行机构的工作状态参数以生成检测信息；控制装置用于控制手爪的运动位移和运动角度，包括：上位控制器、主控制器、运动控制器、伺服驱动器、电机和编码器，上位机控制器用于接收用户输入的操作指令；编码器用于检测相应的电机的状态信息；主控制器用于生成执行机构的运动指令，运动控制器用于按照预设控制算法计算电机控制量；伺服驱动器用于计算相应电机的控制转矩；电机用于在相应的控制转矩的控制下驱动执行机构运动。

主权项

一种化学机械抛光传输机器人系统，其特征在于，包括：执行机构，所述执行机构包括机器人本体和支撑装置，其中所述机器人本体包括：手爪，所述手爪用于取放晶圆；手爪翻转机构，所述手爪翻转机构与所述手爪相连用于驱动所述手爪翻转；小臂体，所述小臂体与所述手爪相连用于带动所述手爪旋转；大臂体，所述大臂体与所述小臂体相连用于带动所述小臂体旋转；和套筒，所述套筒用于支撑所述大臂体且驱动大臂体旋转；其中所述支撑装置包括：直线导轨滑台，所述直线导轨滑台用于支撑所述机器人本体；和导轨丝杠，所述导轨丝杠设在所述直线导轨滑台上且与所述套筒相连，用于驱动所述机器人本体沿所述导轨丝杠前后移动；检测器，所述检测器设在所述执行机构上，用于检测所述执行机构的工作状态参数以生成检测信息；控制装置，所述控制装置分别与所述执行机构和所述检测器相连，用于控制所述手爪的运动位移和运动角度，所述控制装置包括：上位机控制器、主控制器、运动控制器、多个伺服驱动器、多个电机和多个编码器，其中，所述上位机控制器用于接收用户输入的操作指令；多个所述编码器分别与所述运动控制器、多个所述伺服驱动器和多个所述电机相连，每个所述编码器用于检测相应的所述电机的状态信息，并将相应的状态信息反馈给对应的伺服驱动器以及所述运动控制器；所述主控制器分别与所述上位机控制器和所述运动控制器相连，用于根据所述操作指令和所述检测信息生成所述执行机构的运动指令，并将所述运动指令发送给所述运动控制器，所述运动控制器分别与所述检测器、所述主控制器和多个所述编码器相连，用于按照预设控制算法计算电机控制量，所述预设控制算法为线性二次型最优控制算法或比例‑积分‑微分PID结合线性二次型最优控制算法，所述运动控制器包括：动作发生器，所述动作发生器与所述检测器相连，用于检测所述检测器反馈的所述检测信息，并将所述检测信息发送给所述主控制器，决策控制器，所述决策控制器用于接收并解析所述运动指令以得到所述传输机器人的目标运动位移和目标运动角度，以及接收来自所述编码器的当前运动位移和当前运动角度，并将所述当前运动位移和当前运动角度与所述目标运动位移和所述目标运动角度进行比较以得到当前位移误差和当前角度误差，根据所述当前位移误差和所述当前角度误差计算多个所述伺服驱动器的多个电机控制量，当所述预设控制算法线性二次型最优控制算法时，所述决策控制器还用于根据对所述当前运动位移和所述当前运动角度进行线性化处理以得到当前时刻的第一系统矩阵和第二系统矩阵，并根据所述第一系统矩阵和所述第二系统矩阵判断系统是否可控，所述决策控制器在判断系统可控时，求解Riccati方程获得状态反馈增益矩阵K'(k)，其中，所述状态反馈增益矩阵K'(k)用于表示所述当前位移误差和所述当前角度误差，以及根据所述状态反馈增益矩阵K'(k)计算所述传输机器人的当前电机控制量；多个所述伺服驱动器与所述运动控制器相连，其中，每个所述伺服驱动器用于根据相应的所述电机控制量计算相应电机的控制转矩；多个电机分别与所述多个伺服驱动器和所述执行机构相连，其中，每个所述电机用于在相应的控制转矩的控制下驱动所述执行机构运动。