一种复合机器人的制作方法

1.本发明主要涉及半导体加工技术领域，具体涉及一种复合机器人。


背景技术：

2.机械设备自动化是工业自动化的重要发展方向，(automated guided vehicle，简称agv)，通常也称为agv小车，指装备有电磁或光学等自动导航装置，能够沿规定的导航路径行驶，具有安全保护以及各种移载功能的运输车，在现代化工业生产过程中，通常使用agv小车实现自动化搬运操作。
3.但是半导体行业中，需要搬运的料框中存放有若干个半导体晶体工件，agv小车在搬运过程中容易出现工件滑落损坏的情况，从而影响加工质量。目前的生产过程中一般需要工作人员手动进行上下料操作，确保料框能够稳固固定在agv小车上，减少搬运过程中物料脱离的风险，但是这种实施方式自动化程度不足，人力成本高，工作效率有待提升。


技术实现要素：

4.本发明的目的在于克服现有技术的不足，本发明提供了一种复合机器人，所述复合机器人通过设置倾斜安装板和限位机构，，能够减少运输过程中工件掉落和损坏的风险。通过协作机器人、储位机构配合agv小车，可以实现全自动搬运功能，从而减少人力成本，提高加工效率。
5.本发明提供了一种复合机器人，所述复合机器人包括agv小车、固定在所述agv小车上的控制柜、以及位于所述控制柜顶面的协作机器人和若干个储位机构，所述若干个储位机构用于放置工件；
6.所述储位机构包括固定在所述控制柜顶面上的倾斜安装板、设置在所述倾斜安装板倾斜面上的储位底板和连接在所述储位底板一端上的限位支架，所述限位支架和所述储位底板相互垂直；
7.所述限位支架与所述储位底板的连接位置设置在所述倾斜安装板的低处位置上；
8.所述协作机器人的工作端上连接有电动夹手，所述电动夹手包括主架和连接着所述主架的相机，所述相机的拍摄方向朝向所述电动夹手的工作端。
9.进一步的，所述若干个储位机构对称分布在所述控制柜的顶面上；
10.所述协作机器人的转动主轴设置在所述若干个储位机构的对称中心上。
11.进一步的，所述储位机构还包括第一限位板和第二限位板，所述第一限位板和所述第二限位板对称分布在所述限位支架的侧壁上；
12.所述第一限位板和所述第二限位板配合形成u型限位槽，所述u型限位槽用于限制工件移动。
13.进一步的，所述底板的倾斜角度为α，所述α的取值范围为：5
°
≤α≤10
°
。
14.进一步的，所述限位支架的顶部设置有连接板，所述连接板上设置有光纤传感器。
15.进一步的，所述储位机构还包括第一限位杆和第二限位杆，所述第一限位杆和所
述第二限位杆设置在所述倾斜安装板高处位置上。
16.进一步的，所述电动夹手还包括第一夹板和的第二夹板，所述主架上设置有配合槽，所述第一夹板滑动连接在所述配合槽的一端，所述的第二夹板滑动连接在所述配合槽的另一端。
17.进一步的，所述主架还上设置有驱动电机，所述驱动电机的驱动端连接着所述第一夹板和第二夹板。
18.进一步的，所述主架的上端设置有法兰盘连接板，所述法兰盘连接板的中部位置上设置有法兰盘安装孔，所述法兰盘安装孔用于安装连接法兰；
19.所述电动夹手基于所述连接法兰固定在所述协作机器人的工作端上。
20.进一步的，所述主架的底部上设置有扫码器，所述扫码器用于识别工件信息。
21.本发明提供了一种复合机器人，所述复合机器人通过将协作机器人固定在agv小车上，并设置有储位机构，通过协作机器人进行自动搬运上下料操作，通过agv小车进行运输，实现全自动上下料运输，减少人力成本，提高生产效率。在储位机构上设置倾斜安装板，使得工件能够倾斜配合在储位机构上，在储位机构上的限位机构配合工件自重的作用下，减少工件在运输过程中掉落的风险，同时也减少了晶圆片在料框上掉落的风险，提高了复合机器人运输工件的安全性，在协作机器人上设置有相机，结合机器视觉控制功能，实现高精度的抓取搬运功能。
附图说明
22.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见的，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。
23.图1是本发明实施例中一种复合机器人结构示意图；
24.图2是本发明实施例中第一储位机构结构示意图；
25.图3是本发明实施例中电动夹手结构示意图；
26.图4是本发明实施例中料框结构示意图；
27.图5是本发明实施例中控制柜内部结构示意图。
具体实施方式
28.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
29.实施例：
30.图1示出了本发明实施例中一种复合机器人结构示意图。所述复合机器人包括agv小车7、控制柜6、协作机器人1和若干个储位机构，所述控制柜6固定在所述agv小车7上，所述协作机器人1和所述若干个储位机构固定在所述控制柜6顶面上。
31.具体的，所述若干个储位机构包括第一储位机构3和第二储位机构4，所述第一储
位机构3和所述第二储位机构4用以放置料框5，所述第一储位机构3和所述第二储位机构4对称布置在所述控制柜6顶部上，所述协作机器人1固定在所述控制柜6顶部的中部位置，位与所述第一储位机构3和所述第二储位机构4之间，便于所述复合机器人进行上下料抓取运动轨迹的规划。
32.进一步的，根据实际生产计划需求，所述若干个储位机构的数量可以为2个，或者3个，或者4个，或者5个等等。
33.进一步的，所述协作机器人1的工作端上设置有电动夹手2，所述协作机器人1通过所述电动夹手2夹持抓取所述料框5。
34.具体的，图2示出了本发明实施例中第一储位机构3结构示意图，所述第一储位机构3包括第一储位底板31和第一限位支架34，所述第一限位支架34固定在所述第一储位底板31的一端上，所述第一限位支架34与所述第一储位底板31相互垂直。
35.具体的，所述控制柜6顶面上设置有第一倾斜安装板32和第二倾斜安装板，所述第一储位机构3固定在所述第一倾斜安装板32上，所述第二储位机构4固定在所述第二倾斜安装板上。
36.进一步的，所述第一倾斜安装板32自靠近所述控制柜6顶面中心的一端到另外一端向下倾斜，即所述第一倾斜安装板32靠近所述控制柜6顶面中心的一端抬起形成倾斜结构。
37.具体的，所述第一储位底板31固定在所述第一倾斜安装板32上，所述第一储位底板31固定在所述第一倾斜安装板32上，所述第一限位支架34和所述第一储位底板31配合部位设置在所述第一倾斜安装板32低处位置上，所述料框5配合放置在所述第一储位机构3时，基于自身重力的作用下，与所述第一限位支架34紧密贴合。
38.进一步的，所述协作机器人1夹持所述料框5时，将所述料框5偏转一定角度，使得所述料框5的倾斜方向和角度与所述第一倾斜安装板32一致，便于所述料框5与所述第一储位机构3的配合。
39.进一步的，所述第一倾斜安装板32的倾斜角度为α，所述α的取值范围为：5
°
≤α≤10
°
，通过设置小角度倾斜，达到所述料框5倾斜自锁，减少掉落的风险。所述协作机器人1在夹持料框5时，翻转的角度小，可以提高料框5翻转的安全性。
40.进一步的，所述第一储位机构3还包括第一限位杆321和第二限位杆322，所述第一限位杆321和所述第二限位杆322设置在所述第一倾斜安装板32高处位置侧边，在所述料框5配合在所述第一储位机构3上时，所述第一限位杆321和所述第二限位杆322可以限制所述料框5的移动，避免所述料框5在所述第一储位机构3上出现移位和掉落的情况。
41.具体的，所述第一储位机构3还包括u型限位槽33，所述u型限位槽33包括第一限位板331和第二限位板332，所述第一限位板331和所述第二限位板332为弧形杆，所述第一限位板331固定在所述第一限位支架34的一侧，所述第二限位板332固定在所述第二限位板332的另一侧，所述第一限位板331和所述第二限位板332用以限制料框5的移动，防止所述料框5在运输途中掉落。
42.进一步的，所述第一储位机构3的表面上覆盖有硅胶，所述硅胶为30
°
的软硅胶，不易落尘，可以提高加工运输的整洁性，具有防静电的效果，避免在运输过程中产生静电影响工件质量。
43.进一步的，在运输过程中，所述硅胶还具有减震缓冲作用，能够减少所述料框5在移动时受到的振动，减少工件受损的风险。
44.进一步的，所述第二储位机构4具有与所述第一储位机构3相同的结构特征和功能作用，具体可以参考所述第一储位机构3的结构特征和功能作用，这里不再一一赘述。
45.具体的，图3示出了本发明实施例中电动夹手结构示意图，所述协作机器人1为六轴工业机器人，能够完成复杂的行为动作，满足搬运料框5的需求。所述协作机器人1的工作端上固定有电动夹手2，所述电动夹手2用以夹持所述料框5。
46.具体的，所述电动夹手2包括主架25、第一夹板21、第二夹板22和驱动电机26，所述主架25的一侧面上设置配合槽，所述第一夹板21滑动连接在所述配合槽的一端，所述第二夹板22滑动连接在所述配合槽的另一端，所述第一夹板21和所述第二夹板22能够在所述配合槽上移动，所述驱动电机26固定在所述主架25的另一侧面上，所述驱动电机26的驱动端连接着所述第一夹板21和所述第二夹板22，所述驱动电机26可以驱动所述第一夹板21和所述第二夹板22移动，从而调整所述第一夹板21和所述第二夹板22之间的间距大小，实现夹持和释放的操作。
47.具体的，所述主架25的上端设置有法兰盘连接板29，所述法兰盘连接板29中部位置上设置有法兰盘安装孔291，所述法兰盘安装孔291用于安装连接法兰，所述电动夹手2基于连接法兰固定在所述协作机器人1的工作端。所述主架25的下端设置有相机固定座251，所述相机27固定在所述相机固定座251上，所述相机27设置在所述电动夹手2的下端，且所述相机27的拍摄方向朝向所述电动夹手2的夹持方向，所述相机27用于记录工位状态，便于所述复合机器人进行视觉定位，提高搬运夹持的准确性。
48.进一步的，所述相机27为3d相机，能够准确反映所述协作机器人1、所述储位机构和所述料框5之间的位置关系，提高所述复合机器人的控制准确性。
49.具体的，所述主架25下端还设置有扫码器28，所述扫码器28用以识别料框5信息，在存在多种加工工件时，所述复合机器人可以通过所述扫码器28识别料框5工件的具体信息，确保能够精准抓取工件。
50.进一步的，所述第一夹板21上设置有第二光电传感器23，所述第二夹板22上设置有第三光电传感器24，在所述电动夹手2搬运过程中，所述第二光电传感器23和所述第三光电传感器24用以识别所述电动夹手2上是否夹持料框5，当检测到料框5时，所述电动夹手2保持夹紧状态并自动锁定，自锁状态下的电动夹手2需要人工手动进行解锁打开，避免所述协作机器人1在搬运过程中程序错误，导致产品掉落的风险。
51.具体的，所述第一储位底板31上设置有第一光电传感器36，所述第一光电传感器36用以识别所述第一储位底板31上是否存在料框5，所述第一限位支架34的顶部上设置有连接板35，所述连接板35上设置有光纤传感器351，所述光纤传感器351用以识别所述料框5是否配合到位，所述协作机器人1通过所述电动夹手2将料框5搬运到所述第一储位上，当所述光纤传感器351识别到所述料框5与所述第一储位配合到位后，所述协作机器人1释放所述料框5。
52.具体的，所述第一倾斜安装板32上设置有漫反射传感器37，所述漫反射传感器37为漫反射传感器，所述漫反射传感器37用以检测所述料框5在搬运过程中与所述第一储位底板31的距离，提高所述料框5在搬运过程中的位置准确性，确保搬运安全。
53.进一步的，所述漫反射传感器37的检测距离可以根据所述第一储位机构3的高度进行设定，设定的高度高于所述第一储位机构3的最高高度，在下料时，所述协作机器人1将所述料框5搬运抬起，达到设定的检测距离高度后，则可以进行下一步平移操作等，可以避免在搬运过程中出现设备干涉的情况，提高搬运的安全性。
54.具体的，图4示出了本发明实施例中料框5结构示意图，所述料框5包括第一侧板53、第二侧板54、上顶板51、下底板52和背板支架55，所述第一侧板53、所述第二侧板54和所述背板支架55设置在所述上顶板51和所述下底板52之间。所述第一侧板53、所述第二侧板54和所述背板支架55上设置有若干个卡槽，所述若干个卡槽用以放置若干个圆晶半导体器件。
55.进一步的，所述电动夹手2夹持所述料框5时，所述第一夹板21与所述第一侧板53配合，所述第二夹板22与所述第二侧板54配合，所述第一夹板21和所述第二夹板22上设置有槽型结构，与所述第一侧板53和所述第二侧板54上筋板结构相互配合，提高所述电动夹手2料框5在夹持搬运状态下的结构稳定性。
56.进一步的，所述料框5与所述第一储位机构3配合时，所述料框5的背板支架55与所述第一限位支架34配合，所述料框5的开口方向基于所述第一倾斜安装板32朝上，能够有效减少工件从所述料框5中掉落的风险。
57.具体的，图5示出了本发明实施例中控制柜6内部结构示意图，所述控制柜6包括外壳61、上盖板65和若干个支撑杆64，所述上盖板65设置在所述外壳61顶部，用以承载所述储位机构和所述协作机器人1，所述若干个支撑杆64提高所述控制柜6的整体刚性，从而提高所述控制柜6的支撑力，满足料框5的承载运输需求。
58.进一步的，所述外壳61用以保护所述控制柜6内部器件，提高所述控制柜6的外观观赏性。
59.具体的，所述控制柜6内部设置有控制主机62和视觉工控机63，所述控制主机62与所述协作机器人1以及所述agv小车7连接，所述控制主机62负责控制所述复合机器人的整体运作，所述视觉工控机63与所述控制主机62连接并进行数据传输所述视觉工控机63协助所述控制主机62完成所述复合机器人的控制。
60.进一步的，所述视觉工控机63用以实现所述复合机器人的视觉控制功能，通过所述相机27捕捉识别画面信息，所述视觉工控机63将所述画面信息进行处理，并将处理后的画面信息数据发送到所述控制主机62上，所述控制主机62可以基于所述画面信息数据生成所述复合机器人的控制指令，调控所述复合机器人的工作。
61.进一步的，所述控制主机62上设置有控制程序，所述控制主机62根据所述控制程序对所述协作机器人1以及所述agv小车7进行控制，所述视觉工控机63负责处理所述相机27拍摄的画面信息，并将处理好的画面信息发送到所述控制主机62上，所述控制主机62可以根据所述画面信息调控所述协作机器人1，完成搬运操作。
62.具体的，所述agv小车7设置在所述控制柜6的底部，所述控制主机62可以控制所述agv小车7的启停状态，所述agv小车7可以通过自动导航系统实现自动运输，能够高效进行物料的运输。
63.进一步的，所述agv小车7可以通过电磁感应引导的方式进行自动导航，即预设行进路径，并在路径上埋设电线，当高频电流经过所述电线时，所述电线周围产生磁场，通过
所述agv小车7上的电磁感应器感应识别所述电线产生的磁场，使得所述agv小车7能够按照设定的路线行进。
64.进一步的，所述agv小车7还可以通过激光引导的方式进行自动导航，或者所述agv小车7可以通过视觉引导的方式实现自动导航，提高运输的准确性。
65.具体的，所述复合机器人的工作原理为：所述控制柜6根据设定的程序控制所述agv小车7行进并停靠在取料区指定的位置上，等待取料操作的完成。
66.进一步的，所述agv小车7的到位后的位置精度误差小于或等于5mm，角度精度误差小于或等于1
°
。
67.具体的，所述电动夹手2上的相机27拍摄所述储位机构以及料框5的画面信息并发送到所述控制柜6，所述控制柜6根据所述画面信息判断储位机构是否存在空闲状态的储位机构，若是，则根据料框5位置计算所述协作机器人1的运动轨迹，控制所述协作机器人1进行抓取料框5的操作。
68.进一步的，所述控制柜6根据光电传感器识别所述第一储位机构3和所述第二储位机构4的空闲状态，确认空闲状态的储位机构的位置，所述控制柜6根据所述行进轨迹生成控制指令发送到所述协作机器人1上，控制所述协作机器人1进行放料操作。
69.具体的，当所述控制柜6根据所述电动夹手2上相机27反馈的画面信息，确定所述第一储位机构3和所述第二储位机构4存在料框5时，所述控制柜6控制所述agv小车7移动到下料区，所述agv小车7自动导航行进到下料区指定的位置上。
70.进一步的，所述电动夹手2上的相机27拍摄记录下料区的画面信息，所述控制柜6根据所述画面信息识别下料仓位的具体位置，并生成所述协作机器人1的运动轨迹，控制所述协作机器人1进行搬运下料操作。
71.进一步的，所述复合机器人重复上述操作，根据生产计划实现全自动的上料、搬运和下料操作。
72.本发明提供了一种复合机器人，所述复合机器人通过将协作机器人1固定在agv小车7上，并设置有储位机构，通过协作机器人1进行自动搬运上下料操作，通过agv小车7进行运输，实现全自动上下料运输，减少人力成本，提高生产效率。在储位机构上设置倾斜安装板，使得料框5能够倾斜配合在储位机构上，在储位机构上的限位机构配合料框自重的作用下，减少料框5在运输过程中掉落的风险，同时也减少了工件在料框5上掉落的风险，提高了复合机器人运输工件的安全性，在协作机器人上设置有相机27，结合机器视觉控制功能，实现高精度的抓取搬运功能。
73.本领域普通技术人员可以理解上述实施例的各种方法中的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件来完成，该程序可以存储于一计算机可读存储介质中，存储介质可以包括：只读存储器(rom，readonly memory)、随机存取存储器(ram，random access memory)、磁盘或光盘等。
74.另外，以上对本发明实施例所提供的一种复合机器人进行了详细介绍，本文中应采用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。