【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及半导体行业中真空机械手技术，主要应用于运动学、动力学、基于动力学的轨迹控制，具体说是一种基于动力学的真空机械手轨迹规划和运动控制方法。
技术介绍
1、在ic制造流程中直驱型真空机械手是必不可少的部分，其作用是负责在半导体加工行业中对晶圆进行传输和定位。由于工作环境特殊，对其运动性能，可靠性，洁净度和控制精度几个方面都有着严格要求。随着全球半导体行业的崛起，直驱型真空机械手在国内外的市场也在不断扩大，但是到目前为止，直驱型真空机械手的国际市场已经基本被国外的公司垄断。研制我国自主知识产权的直驱型真空机械手打破了国外技术的封闭，满足了我国对于半导体市场的需要，是解决中国半导体行业关键技术卡脖子问题的关键步骤。本文研究内容为半导体行业直驱型真空机械手相关的关键技术，旨在对直驱型真空机械手运行周期进一步提速，解决国外对国内技术卡脖子问题，实现半导体产品产业化。在目前的工作中，直驱型真空机械手由于真空环境中只能依靠手臂末端摩擦力搭载晶圆，因此存在着运行周期如果过快会出现晶圆掉片的情况发生。
技术实现思路
1、本专利技术利用scara结构模型对直驱型真空机械手运动学模型进行简化，简化得到的运动学方程与之前相比较便于实现，能大幅度加快计算速度。直驱型真空机械手在真空工作环境中要求具有快速性、稳定性，能够高效传输和定位晶圆，对其结构特点进行研究。利用mdh建模方法分析其运动学、逆运动学模型，lagrange动力学建模方法实现动力学模型的建立，进而满足工程的要求。在运动过程中，直驱型真
2、本专利技术为实现上述目的所采用的技术方案是：
3、一种基于动力学的真空机械手轨迹规划和运动控制方法，包括以下步骤：
4、基于真空机械手的动力学模型，利用逆动力学计算函数，得到各关节的理论力矩；
5、基于各关节的理论力矩，对各关节的逆动力学计算力矩进行修正，将修正后的计算力矩作为力矩约束；
6、根据机械手的动力学方程，得到受动力学约束的最大加速度约束，作为关节计算力矩与加速度之间的对应关系；
7、根据受动力学约束的最大加速度约束,将力矩约束映射为加速度约束，得到受力矩约束的加速度，并与初始状态的关节加速度进行比较，得到最终的加速度约束；
8、根据最终的加速度约束完成真空机械手的轨迹规划，并基于规划的轨迹，控制真空机械手的运动。
9、通过逆运动学求解，得到真空机械手各关节转角，具体为：
10、
11、其中，l1是上升轴的上升值，θi为机器人关节转角，i＝2～5，n，p为机器人的姿态值，n＝(nx,ny,nz)，p＝(px,py,pz)，l3第3个连杆长度。
12、所述各关节的理论力矩τi,cal为：
13、
14、其中，idl为逆动力学计算函数，θ为各个关节θ的集合，θ＝(l1,θ2,θ3,θ4,θ5)，分别为θ的一阶导数和二阶导数。
15、所述对各关节的计算力矩进行修正，具体为：
16、τi,calmax＝sign(τi,cal)·min(τi,max,|τi,cal|)
17、其中，τi,calmax为修正后的计算力矩，τi,max为真空机械手各关节的最大输出力矩，sign为符号函数。
18、所述受动力学约束的最大加速度约束为：
19、
20、其中，m(θ)为惯性张量矩阵，c(θ)为哥式力与离心力矩阵,g(θ)为重力项。
21、所述最终的加速度约束为
22、
23、其中，为当前关节设置的最大加速度。为经过计算后当前关节的最大加速度。
24、一种基于动力学的真空机械手轨迹规划和运动控制系统，包括
25、力矩构建模块，用于基于真空机械手的动力学模型，利用逆动力学计算函数，得到各关节的理论力矩；
26、力矩修正模块，用于基于各关节的理论力矩，对各关节的逆动力学计算力矩进行修正，将修正后的计算力矩作为力矩约束；
27、力矩约束模块，用于根据机械手的动力学方程，得到受动力学约束的最大加速度约束，作为关节计算力矩与加速度之间的对应关系；
28、力矩映射模块，用于根据受动力学约束的最大加速度约束,将力矩约束映射为加速度约束，得到受力矩约束的加速度，并与初始状态的关节加速度进行比较，得到最终的加速度约束；
29、轨迹规划及运动控制模块，用于根据最终的加速度约束完成真空机械手的轨迹规划，并基于规划的轨迹，控制真空机械手的运动。
30、一种基于动力学的真空机械手轨迹规划和运动控制系统，包括存储器和处理器；所述存储器，用于存储计算机程序；所述处理器，用于当执行所述计算机程序时，实现所述的一种基于动力学的真空机械手轨迹规划和运动控制方法。
31、一种计算机可读存储介质，所述存储介质上存储有计算机程序，当所述计算机程序被处理器执行时，实现所述的一种基于动力学的真空机械手轨迹规划和运动控制方法。
32、本专利技术具有以下有益效果及优点：
33、本专利技术主要可应用在真空机械手用于对特定轨迹进行运动控制的跟踪，让动力学计算出加速度a反作用于多特征s曲线规划中，以生成相应最优时间轨迹。
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1.一种基于动力学的真空机械手轨迹规划和运动控制方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种基于动力学的真空机械手轨迹规划和运动控制方法，其特征在于，通过逆运动学求解，得到真空机械手各关节转角，具体为：
3.根据权利要求1所述的一种基于动力学的真空机械手轨迹规划和运动控制方法，其特征在于，所述各关节的理论力矩τi,cal为：
4.根据权利要求1所述的一种基于动力学的真空机械手轨迹规划和运动控制方法，其特征在于，所述对各关节的计算力矩进行修正，具体为：
5.根据权利要求1所述的一种基于动力学的真空机械手轨迹规划和运动控制方法，其特征在于，所述受动力学约束的最大加速度约束为：
6.根据权利要求1所述的一种基于动力学的真空机械手轨迹规划和运动控制方法，其特征在于，所述最终的加速度约束为
7.一种基于动力学的真空机械手轨迹规划和运动控制系统，其特征在于，包括
8.一种基于动力学的真空机械手轨迹规划和运动控制系统，其特征在于，包括存储器和处理器；所述存储器，用于存储计算机程序；所述处理器，
9.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述存储介质上存储有计算机程序，当所述计算机程序被处理器执行时，实现如权利要求1-6任一项所述的一种基于动力学的真空机械手轨迹规划和运动控制方法。
...【技术特征摘要】
1.一种基于动力学的真空机械手轨迹规划和运动控制方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种基于动力学的真空机械手轨迹规划和运动控制方法，其特征在于，通过逆运动学求解，得到真空机械手各关节转角，具体为：
3.根据权利要求1所述的一种基于动力学的真空机械手轨迹规划和运动控制方法，其特征在于，所述各关节的理论力矩τi,cal为：
4.根据权利要求1所述的一种基于动力学的真空机械手轨迹规划和运动控制方法，其特征在于，所述对各关节的计算力矩进行修正，具体为：
5.根据权利要求1所述的一种基于动力学的真空机械手轨迹规划和运动控制方法，其特征在于，所述受动力学约束的最大加速度约束为：
...【专利技术属性】
技术研发人员：徐方，孙若怀，兰天华，凌霄，赵彬，谭学科，杨奇峰，
申请(专利权)人：沈阳新松半导体设备有限公司，
类型：发明
国别省市：
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