本發明涉及一種機器人優化設計方法，具體涉及一種硅片傳輸機器人手臂結構優化設計方法，屬于智能電子產品技術領域。
背景技術：
半導體行業的迅速發展對半導體制造裝備的性能提出了越來越高的要求，硅片傳輸機器人是半導體制造裝備中的關鍵部件，其主要作用是實現硅片在各個工位之問的快速傳遞與精準定位，典型硅片傳輸機器人手臂屬于多柔性環節串聯的剛性桿柔性關節的平面關節機器人，其大臂由伺服電動機減速器模塊直接驅動，小臂與末端臂由同步帶問接驅動，通過固定比例的同步帶傳動比實現末端手在水平面內沿徑向的直線運動，由于同步帶與減速器柔性的存在，其各手臂在高速的硅片傳遞運動過程中不可避免會產生振動，振動的存在一方面會降低末端手直線運動的軌跡精度，另一方面容易造成硅片的滑移與脫落，因此，必須對硅片傳輸機器人在高速運動過程中由關節柔性產生的振動進行抑制。
技術實現要素：
（一）要解決的技術問題
為解決上述問題，本發明提出了一種硅片傳輸機器人手臂結構優化設計方法，對結構優化設計前后硅片傳輸機器人手臂的性能進行對比分析，結果表明該方法在大幅度降低手臂質量的同時可顯著提高硅片傳輸機器人手臂的一階與二階固有頻率，大幅度降低了末端豎自方向上的靜態偏移及內應力，大幅提高了系統豎自方向上的振動頻率。
（二）技術方案
本發明的硅片傳輸機器人手臂結構優化設計方法，包括以下步驟：
第一步：提出一種以各手臂靜撓度以及由手臂彎曲引起的末端豎直方向上的靜偏移為約束，以剛性桿柔性關節系統固有頻率為優化目標，以各手臂壁厚為主要優化參數的硅片傳輸機器人手臂結構優化設計方法；
第二步：依據結構參數對固有頻率靈敏度的大小為原則選擇優化變量對硅片傳輸機器人結構優化設計并不適用；提出了以設計參數對固有頻率權值為優化變量選取依據準則的方法，并根據該準則選取了小臂與末端臂的質量參數作為硅片傳輸機器人的優化變量；
第三步：建立以手臂厚度為變量、以手臂結構尺寸為約束的手臂撓度模型與末端豎直方向靜偏移模型，分析手臂厚度對末端靜偏移的影響，其中側壁厚度對末端靜偏移影響較小，可以忽略；末端靜偏移隨著上壁厚度與下臂厚度的增加而減小，但上壁厚度與下臂厚度增加到一定程度時，末端靜偏移基本不變；
第四步：采用該方法對硅片傳輸機器人手臂進行了結構優化設計。
（三）有益效果
與現有技術相比，本發明的硅片傳輸機器人手臂結構優化設計方法，對結構優化設計前后硅片傳輸機器人手臂的性能進行對比分析，結果表明該方法在大幅度降低手臂質量的同時可顯著提高硅片傳輸機器人手臂的一階與二階固有頻率，大幅度降低了末端豎自方向上的靜態偏移及內應力，大幅提高了系統豎自方向上的振動頻率。
具體實施方式
一種硅片傳輸機器人手臂結構優化設計方法，包括以下步驟：
第一步：提出一種以各手臂靜撓度以及由手臂彎曲引起的末端豎直方向上的靜偏移為約束，以剛性桿柔性關節系統固有頻率為優化目標，以各手臂壁厚為主要優化參數的硅片傳輸機器人手臂結構優化設計方法；
第二步：依據結構參數對固有頻率靈敏度的大小為原則選擇優化變量對硅片傳輸機器人結構優化設計并不適用；提出了以設計參數對固有頻率權值為優化變量選取依據準則的方法，并根據該準則選取了小臂與末端臂的質量參數作為硅片傳輸機器人的優化變量；
第三步：建立以手臂厚度為變量、以手臂結構尺寸為約束的手臂撓度模型與末端豎直方向靜偏移模型，分析手臂厚度對末端靜偏移的影響，其中側壁厚度對末端靜偏移影響較小，可以忽略；末端靜偏移隨著上壁厚度與下臂厚度的增加而減小，但上壁厚度與下臂厚度增加到一定程度時，末端靜偏移基本不變；
第四步：采用該方法對硅片傳輸機器人手臂進行了結構優化設計。
上面所述的實施例僅僅是對本發明的優選實施方式進行描述，并非對本發明的構思和范圍進行限定。在不脫離本發明設計構思的前提下，本領域普通人員對本發明的技術方案做出的各種變型和改進，均應落入到本發明的保護范圍，本發明請求保護的技術內容，已經全部記載在權利要求書中。