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工程師如何為機器人設計選擇電機?

2023-06-06 10:31 性質:原創 作者:南山 來源:AGV網
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今天,在半導體制造工廠中,大部分工作都是由先進的機器人技術和自動化系統完成的。在名為晶圓廠的半導體制造工廠中,機器人的數量遠遠超過人類工人,機器人是半導體加工領域的核心。在半導體器件...

今天,在半導體制造工廠中,大部分工作都是由先進的機器人技術和自動化系統完成的。在名為晶圓廠的半導體制造工廠中,機器人的數量遠遠超過人類工人,機器人是半導體加工領域的核心。在半導體器件制造過程中,每塊硅片(晶圓)的加工布局至關重要,而這一過程需要使用先進的機器人技術來保證精確性。

對于用于半導體制造的工業機器人,如SCARA、圓柱形、笛卡爾和鉸接式機器人,選擇合適的機器人電機并優化其速度和扭矩非常重要。否則,機器人的整體效率和生產率將受到影響。

在半導體工廠中,機器人被限制在主機加工機器內部。如果其中一個機器人發生故障,它只會影響到該機器的生產率。然而,還有其他機器人在軌道上持續運動,負責移動大量晶圓(通常是一組25個晶圓)在整個晶圓廠內。如果其中一個機器人發生故障,將會影響到整個晶圓廠的工作流程。因此,在這些機器人的設計中,確保具備正確的機器人設計至關重要,以實現每半步移動幾分之一度的精確度。

無論應用如何,所有機器人(圖 1)都具有一些非常重要的特征;它們都必須可靠、運動精確且操作可預測。

圖 1:工業機器人手臂。

在設計機器人時,工程師需要考慮如何選擇適用的電機。根據Bill Schweber在他最近的一篇文章中所指出的,設計人員會考慮三個主要參數來選擇特定的電機類型和型號:電機的最小和最大速度(以及相關的加速度)、電機能提供的最大扭矩以及扭矩與速度曲線,以及電機運行的精度和可重復性(不使用傳感器和閉環控制)。

Schweber先生通過工程設計方法探討了機器人電機選擇的許多有趣方面。例如,人們可能認為分辨率越高,機器人的運動就越精確,因為有句古老的格言說"越多越好"。然而,事實是,高精度(高分辨率)意味著每微步的扭矩更小。因此,在最終的設計中,需要權衡考慮,特別是如果需要一個需要精確、可預測和可靠的機器人。

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