[发明专利]一种非接触式工件柔性快速搬运机器人系统

说明书

本发明公开了一种非接触式工件柔性搬运机器人系统。本发明包括三个子结构：控制结构、快速转运结构和非接触式抓手结构；其中控制结构由工控单元和柔性控制单元组成；控制结构用于控制易碎工件的转运，通过获取各类传感器的信号，控制各种执行器；快速转运结构用于实现非接触式抓手结构的前移、后移和复位，达到快速转运易碎工件的目的；非接触式抓手结构用于抓取易碎工件，通过非接触式减少因与易碎工件接触而造成的污染，同时实现多工件的快速搬运。本发明通过微控制器弥补可编程控制器在处理数据和控制响应上的不足，实现易碎工件搬运过程的柔性控制，大大降低了易碎工件在搬运过程中的损坏率，提高了易碎工件的搬运效率，节约了人力劳动。

技术领域

本发明属于机电自动化领域，具体的提出一种非接触式工件柔性快速搬运机器人系统。

技术背景

当今工业产品生产精度要求越来越高，精密仪器设备或组件由许许多多的高精度的工件构成，精密工件往往更加易碎，如芯片晶圆片、光伏晶片等，这类易碎工件的生产是整个产业生产环节中极为重要的一环，在易碎工件生产和检测过程中需要频繁的搬运工作，必须要在高速、高精度、防破碎等相互制约因素下完成一道道工序，工业机机器人搬运超薄易碎工件过程中必须在强耦合力场环境下完成若干任务，且搬运工艺不可避免地存在工件崩边、微裂纹层等缺陷，然而，高速运动控制、高精度定位控制与夹持力的柔性化相互矛盾，生产中始终存在不容忽视的损坏率影响了生产效率、提高了制造成本，现有的接触式搬运方式包含基于人体仿生夹取式和真空吸取式。传统接触式的夹持搬运方式虽具有力反馈控制器控制对夹持易碎工件的力度，但接触式的搬运方式与半导体材料接触较大，易造成材料污染，且更易造成工件损坏，快速、准确、低损坏率的工件柔性搬运技术亟待解决。

综上所述，为提高易碎工件生产过程中工件的搬运的快速性、准确性、低损坏率，提出了一种非接触式工件柔性快速搬运机器人系统。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术的不足，提供一种非接触式工件柔性快速搬运机器人系统。

本发明系统包括三个子结构，分别为控制结构、快速转运结构和非接触式抓手结构；其中控制结构由工控单元和柔性控制单元组成。其中控制结构由工控单元和柔性控制单元组成；所述的控制结构用于控制易碎工件的转运，通过获取各类传感器的信号，控制各种执行器；所述的快速转运结构用于实现非接触式抓手结构的前移、后移和复位，达到快速转运易碎工件的目的；所述的非接触式抓手结构用于抓取易碎工件，通过非接触式减少因与易碎工件接触而造成的污染，同时实现多工件的快速搬运。

工控单元由电源模块、报警安全装置、工控机、可编程逻辑控制器组成。电源模块为系统提供稳定安全的电力供给；报警安全装置与电源模块连接，可以有效保证系统运行稳定以及用户使用安全，当系统出现报警安全装置会立即切断电源，并通过如蜂鸣器、报警灯等器件及时反馈给用户；工控机是面向用户的核心部件，它与可编程逻辑控制器、安全报警装置、微控制器连接，上位机软件在工控机上运行可以反映报警安全装置、电源模块、微控制器等各个器件运行状态和参数以及可编程逻辑控制器的各个接口状态，在调试状态下，工控机可以调试各个功能，检测各个功能是否运行正常，工控机可以在软件中对可编程逻辑控制器进行重新设计灵活改变其功能等，这样提高了人机交互能力；可编程逻辑控制器是工控单元的控制核心，与若干接近传感器、磁性开关、真空压力开关、电磁阀组、电机驱动器相连接，获取各类传感器的信号，控制各种执行器如机械臂电机、抓手移动气缸、抓手真空气缸等。