CN220807384U - 一种基于并联机构的大气压晶圆输送机械手 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种基于并联机构的大气压晶圆输送机械手，包括机械臂机构和并联机构；所述机械臂机构由两个机械臂单元组成双臂形式，每个所述机械臂单元均具有水平转动自由度、俯仰转动自由度和进给转动自由度，每个所述机械臂单元的末端执行器上搭载有用于利用大气压吸附晶圆基材并加以运输的吸附器；所述并联机构包括至少三个沿同一个轴向的环形阵列式布置的线性自由度，所有的所述线性自由度共同连接于所述机械臂机构作万向角度调节；通过一体化设计和多自由度运动，实现快速、高效的晶圆抓取、定位、运输和放置，提高了晶圆处理的效率。机械臂单元具备多个自由度，可以实现复杂的运动轨迹和多种转动自由度，提供了更高的灵活性和多功能性。

Description

一种基于并联机构的大气压晶圆输送机械手

技术领域

本实用新型涉及半导体生产技术领域，特别涉及一种基于并联机构的大气压晶圆输送机械手。

背景技术

晶圆基材是半导体制造中关键的材料，它是制作集成电路(芯片)的基础。晶圆基材通常采用单晶硅(单晶Si)或多晶硅(多晶Si)制成。晶圆基材的制备需要高度纯净的硅材料，通常通过化学气相沉积(CVD)或溅射等技术在晶圆表面沉积硅层，形成所需的晶圆结构。在芯片生产过程中，晶圆基材需要在真空环境下进行多次加工和处理，例如薄膜沉积、刻蚀、清洗等。这时需要使用真空输送机械手来进行晶圆的传送和处理。

大气压晶圆输送机械手配备多轴运动系统，能够实现多个自由度的运动，确保晶圆可以在空间中精准抓取和定位。通过真空吸附形式，确保晶圆可以牢固地被机械手抓取，避免晶圆在运输过程中受到损坏。而且其通常与自动化系统集成，可以通过预设的程序自动执行抓取、运输、放置等操作，提高生产效率和准确性。大气压晶圆输送机械手能够精准地将晶圆定位到指定的位置，确保在后续制程中能够按照要求进行加工和处理。

在晶圆生产过程中，有些工序需要同时布置两个机械臂才能够正常实施作业。这主要是为了增强操控精度、提高效率、确保安全，或是应对特定的制程需求。例如同时使用两个机械臂进行协同处理，其中一个负责涂覆或覆盖晶圆，另一个进行刻蚀或清洗等操作，以提高处理效率。又例如某些工序需要将晶圆从一个工作台传递到另一个工作台，则使用两个机械臂，一个在源位置夹持晶圆，另一个在目标位置接受晶圆，从而实现晶圆的稳定传递。又例如在特定工序中，需要对晶圆进行翻转、旋转或者调整方向。则使用两个机械臂分别夹持晶圆的两侧，以确保晶圆稳定，并能够对其进行翻转、旋转或调整方向。又例如某些工序要求同时处理多片晶圆，例如对多片晶圆进行涂覆或刻蚀等。则使用两个机械臂同时夹持多片晶圆，以确保多片晶圆能够同时被处理，提高生产效率。但是，这种模式存在如下弊端：

(1)复杂度与成本高：传统技术需要独立设计、维护和控制两个独立的机械臂，增加了系统的复杂度。每个机械臂都需要独立的控制单元和传感器，增加了成本和维护难度。

(2)协同协调困难：两个独立的机械臂需要精确协同工作，确保晶圆的稳定抓取和运输。但是由于独立控制，协同协调变得复杂，容易出现误差，特别是在多自由度协同控制时。

(3)空间占用大：两个独立的机械臂需要更大的空间来保证其协同运动不发生碰撞。这限制了其在空间有限的制造环境中的应用，尤其是在半导体制造领域。

为此，提出一种基于并联机构的大气压晶圆输送机械手。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型实施例希望提供一种基于并联机构的大气压晶圆输送机械手，以解决或缓解现有技术中存在的技术问题，即复杂度与成本高、协同协调困难和空间占用大，并对此至少提供一种有益的选择；

本实用新型实施例的技术方案是这样实现的：一种基于并联机构的大气压晶圆输送机械手，包括机械臂机构和并联机构；所述机械臂机构由两个机械臂单元组成双臂形式，每个所述机械臂单元均具有水平转动自由度、俯仰转动自由度和进给转动自由度，每个所述机械臂单元的末端执行器上搭载有用于利用大气压吸附晶圆基材并加以运输的吸附器；所述并联机构包括至少三个沿同一个轴向的环形阵列式布置的线性自由度，所有的所述线性自由度共同连接于所述机械臂机构作万向角度调节。

在上述的实施方式中：这项技术中，所述大气压晶圆输送机械手采用了并联机构和机械臂机构相结合的设计。机械臂机构采用双臂形式，每个机械臂单元具有水平转动、俯仰转动和进给转动自由度。末端执行器上搭载有吸附器，用于利用大气压对晶圆基材进行吸附和运输。另外，还引入了并联机构，该并联机构由至少三个环形阵列式布置的线性自由度组成，并沿同一个轴向排列，连接于机械臂机构，实现了万向角度调节。

其中在一种实施方式中：还包括顶架和机架，所述顶架固定于外部环境，所述机架上安装有所述机械臂机构；所述顶架和所述机架之间安装有所述并联机构及能够套设于所述并联机构外部的用于防护的柔性套筒。

在上述的实施方式中：系统包括顶架和机架。顶架固定于外部环境，而机架则安装有机械臂机构。并联机构安装在顶架和机架之间，同时配备能够套设于并联机构外部的柔性套筒，用于对机械结构进行防护。

其中在一种实施方式中：所述并联机构包括六个用于输出所述线性自由度的直线执行器，所述直线执行器安装于所述顶架和所述机架相互相对的各自一面上。

在上述的实施方式中：所述并联机构由六个直线执行器组成，这些执行器用于输出线性自由度。直线执行器分别安装在顶架和机架相互相对的各自一面上，共同构成并联机构。

其中在一种实施方式中：所述直线执行器优选为伺服电缸，所述伺服电缸的缸体和活塞杆分别均通过万向节联轴器万向铰接于所述顶架和所述机架之间相互相对的各自一面上。

在上述的实施方式中：所述直线执行器首选采用伺服电缸。伺服电缸的缸体和活塞杆分别通过万向节联轴器连接，这些联轴器再通过万向铰接安装在顶架和机架相互相对的各自一面上。

其中在一种实施方式中：每两个相邻的所述伺服电缸相互之间，通过V形的形式布置于所述顶架和所述机架之间相互相对的各自一面上。这种排布模式的目的是将每个线性自由度交叠化，进而增加线性自由度的行程量并增加控制精度。

在上述的实施方式中：相邻的两个伺服电缸以V形布置在顶架和机架之间的相对侧面，以达到交叠线性自由度的目的。这样的排布模式旨在增加线性自由度的行程量和提高控制精度。

其中在一种实施方式中：每个所述机械臂单元均包括依次相互铰接的第一臂体、第二臂体、第三臂体和第四臂体；所述第一臂体、所述第二臂体、所述第三臂体和所述第四臂体相互之间的铰接面上均设有一旋转执行器，所述旋转执行器用于输出所述水平转动自由度、所述俯仰转动自由度或所述进给转动自由度；所述第四臂体为所述末端执行器，所述第四臂体上安装有所述吸附器。

在上述的实施方式中：每个机械臂单元由依次相互铰接的第一臂体、第二臂体、第三臂体和第四臂体组成。这些臂体之间通过旋转执行器连接，旋转执行器用于输出水平转动、俯仰转动或进给转动自由度。第四臂体作为末端执行器，搭载吸附器用于晶圆的抓取。

其中在一种实施方式中：所述旋转执行器优选为伺服电机，每单独的所述伺服电机的输出轴分别固设于所述第一臂体、所述第二臂体、所述第三臂体和所述第四臂体上。

在上述的实施方式中：旋转执行器首选采用伺服电机。每个伺服电机的输出轴固定于第一臂体、第二臂体、第三臂体和第四臂体上，分别控制各个机械臂的运动。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：

(1)高效晶圆处理：通过一体化设计和多自由度运动，实现快速、高效的晶圆抓取、定位、运输和放置，提高了晶圆处理的效率。机械臂单元具备多个自由度，可以实现复杂的运动轨迹和多种转动自由度，提供了更高的灵活性和多功能性。

(2)节省空间和资源：通过紧凑的设计，将多个自由度整合在一个机械单元内，有效减少了系统所需的空间，充分利用了空间，减小了系统体积。一体化设计降低了独立机械臂的控制成本，简化了控制系统，减少了设备组件，降低了系统复杂度和维护成本。

(3)协同效率提高：并联机构和一体化设计实现了多机械臂高效协同运动，确保了晶圆处理过程中的协调和稳定性，提高了整体协同效率。多自由度和高灵活性使得技术可以适应不同尺寸、形状和要求的晶圆处理，具有较强的通用性和适应性。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，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他的附图。

图1为本实用新型的立体示意图；

图2为本实用新型的机械臂机构的机械臂单元的立体示意图；

图3为本实用新型的并联机构立体示意图；

附图标记：1、顶架；2、机架；3、柔性套筒；4、机械臂机构；401、旋转执行器；402、第一臂体；403、第二臂体；404、第三臂体；405、第四臂体；406、吸附器；5、并联机构；501、直线执行器；502、万向节联轴器；

具体实施方式

为使本实用新型的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本实用新型的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本实用新型。但是本实用新型能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本实用新型内涵的情况下做类似改进，因此本实用新型不受下面公开的具体实施例的限制；

需要注意的是，术语“第一”、“第二”、“对称”、“阵列”等仅用于区分描述与位置描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“对称”等特征的可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征；同样，对于未以“两个”、“三只”等文字形式对某些特征进行数量限制时，应注意到该特征同样属于明示或者隐含地包括一个或者更多个特征数量；

需要指出的是，“自由度”类的术语均指代至少一个部件的连接关系及施加作用力的关系，例如“线性自由度”指代某部件通过该线性自由度与另一个或多个部件相连并对其施加作用力，使得其能够在一个直线方向上滑动配合或施加力；“转动自由度”指代某个部件至少能够绕一个旋转轴自由旋转，并且可以施加扭矩或承受扭矩。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征；同时，所有的轴向描述例如X轴向、Y轴向、Z轴向、X轴向的一端、Y轴向的另一端或Z轴向的另一端等，均基于笛卡尔坐标系。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，“安装”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解；例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体成型；可以是机械连接，可以是直接相连，可以是焊接，也可以是通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据说明书附图结合具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

实施例

一种基于并联机构的大气压晶圆输送机械手，包括机械臂机构4和并联机构5；机械臂机构4由两个机械臂单元组成双臂形式，每个机械臂单元均具有水平转动自由度、俯仰转动自由度和进给转动自由度，每个机械臂单元的末端执行器上搭载有用于利用大气压吸附晶圆基材并加以运输的吸附器406；并联机构5包括至少三个沿同一个轴向的环形阵列式布置的线性自由度，所有的线性自由度共同连接于机械臂机构4作万向角度调节。

在本方案中：这项技术中，大气压晶圆输送机械手采用了并联机构5和机械臂机构4相结合的设计。机械臂机构4采用双臂形式，每个机械臂单元具有水平转动、俯仰转动和进给转动自由度。末端执行器上搭载有吸附器406，用于利用大气压对晶圆基材进行吸附和运输。另外，还引入了并联机构5，该并联机构5由至少三个环形阵列式布置的线性自由度组成，并沿同一个轴向排列，连接于机械臂机构4，实现了万向角度调节。

在本方案中，本装置整体的所有电器元件依靠市电进行供能；具体的，装置整体的电器元件与市电输出端口处通过继电器、变压器和按钮面板等装置进行常规电性连接，以满足本装置的所有电器元件的供能需求。

具体的，本装置的外部还设有一控制器，该控制器用于连接并控制本装置整体的所有电器元件按照预先设置的程序作为预设值及驱动模式进行驱动；需要指出的是，上述驱动模式即对应了下文中的相关电器元件之间对应的启停时间间距、转速、功率等输出参数，即满足了下文所述的相关电器元件驱动相关机械装置按其所描述的功能进行运行的需求。

可以理解的是，机械臂机构4的机械臂单元构成了机械臂的形式，并联机构5则是并联机器人的形式，因此可以分别选用现有的PID机械臂姿态控制算法程序和现有的PID并联机器人算法程序进行控制。

在本方案中，本装置整体的所有气动元件依靠外部压缩气瓶配合其气泵进行供能；具体的，装置整体的气动元件与压缩气瓶的气泵输出口处通过电磁阀、换向阀和管体等装置进行常规气动连接；

优选的，上述气动元件的驱动同步由控制器进行控制。

具体的：该技术的设计基于并联机构5和机械臂机构4的协同作用。机械臂机构4提供了多自由度的运动能力，包括水平转动、俯仰转动和进给转动自由度，使得晶圆的抓取、定位和运输可以实现高度灵活和精确。吸附器406利用大气压巧妙地实现了对晶圆基材的吸附和运输。而并联机构5的线性自由度沿同一轴向排列，通过连接到机械臂机构4，能够实现对机械臂的角度调节，使得整体结构具备万向角度调节的能力，进一步提高了晶圆输送的适应性和灵活性。

优选的，吸附器406为真空吸盘。

可以理解的是，在本具体实施方式中：该晶圆输送机械手通过机械臂机构4和并联机构5的组合，实现了晶圆的高效、精准输送。机械臂机构4的多自由度设计使其能够适应不同位置和角度的晶圆抓取和定位需求。吸附器406的利用大气压实现晶圆的稳定吸附和运输，保证了晶圆输送过程的安全性和稳定性。并联机构5的引入为机械臂提供了角度调节的能力，使得晶圆输送适应性更强，能够适用于不同情景下的晶圆运输需求。整体上，该技术具有高效、精准和灵活的晶圆输送能力，为半导体制造提供了可靠的支持。

在本申请一些具体实施方式中，请结合参阅图2～3：还包括顶架1和机架2，顶架1固定于外部环境，机架2上安装有机械臂机构4；顶架1和机架2之间安装有并联机构5及能够套设于并联机构5外部的用于防护的柔性套筒3。

在本方案中：系统包括顶架1和机架2。顶架1固定于外部环境，而机架2则安装有机械臂机构4。并联机构5安装在顶架1和机架2之间，同时配备能够套设于并联机构5外部的柔性套筒3，用于对机械结构进行防护。

具体的：顶架1作为固定的支撑结构，为整个系统提供稳定的基础。机架2则作为机械臂机构4的支架，为机械臂的运动提供支持。并联机构5安装在顶架1和机架2之间，通过其线性自由度的调节实现对机械臂机构4的万向角度调节。柔性套筒3用于防护并联机构5，保护其免受外部环境的干扰，确保机械结构的可靠运行。

可以理解的是，在本具体实施方式中：顶架1和机架2的合理布局确保了系统的稳定性和结构强度。并联机构5的安装增强了机械臂机构4的灵活性和可调节性，使其能够适应多种晶圆处理需求。柔性套筒3作为防护装置，确保了机械结构的长期可靠运行，同时也提高了系统的安全性。整体上，这种实施方式为晶圆输送机械手的稳定运行和安全操作提供了良好的支撑。

在本申请一些具体实施方式中，请结合参阅图2～3：并联机构5包括六个用于输出线性自由度的直线执行器501，直线执行器501安装于顶架1和机架2相互相对的各自一面上。

在本方案中：并联机构5由六个直线执行器501组成，这些执行器用于输出线性自由度。直线执行器501分别安装在顶架1和机架2相互相对的各自一面上，共同构成并联机构5。

具体的：并联机构5的核心是六个直线执行器501，每个执行器提供一个线性自由度。这些直线执行器通过控制活塞的伸缩来实现直线运动。由于安装在顶架1和机架2上，这些执行器能够协同工作，通过各自输出的线性自由度，实现对机械臂机构4的多维度调节，达到全方位的姿态控制。

可以理解的是，在本具体实施方式中：六个直线执行器501的配置使得并联机构5能够提供足够的线性自由度，从而实现多维度的调节。这种多维度调节功能为晶圆输送机械手提供了极高的灵活性，能够适应不同晶圆处理场景的要求。通过合理控制这些直线执行器，可以实现对晶圆的高效抓取、运输和放置，为晶圆制程提供可靠保障。整体上，这种实施方式通过充分利用六个直线执行器的特性，为晶圆输送机械手增强了运动控制能力和多维度适应性。

在本申请一些具体实施方式中，请结合参阅图2～3：直线执行器501优选为伺服电缸，伺服电缸的缸体和活塞杆分别均通过万向节联轴器502万向铰接于顶架1和机架2之间相互相对的各自一面上。

在本方案中：直线执行器501首选采用伺服电缸。伺服电缸的缸体和活塞杆分别通过万向节联轴器502连接，这些联轴器再通过万向铰接安装在顶架1和机架2相互相对的各自一面上。

具体的：选用伺服电缸作为直线执行器501的核心组件，伺服电缸具有较高的精度、稳定性和响应速度。缸体和活塞杆之间通过万向节联轴器502连接，这种连接方式能够保证两者的相对运动，并通过万向铰接装置安装在顶架1和机架2上。这样设计能够确保直线执行器501在各个方向上的稳定运动。

可以理解的是，在本具体实施方式中：采用伺服电缸作为直线执行器501的选择，能够保障高精度、高稳定性的线性运动输出。联轴器和万向铰接装置的设计使得伺服电缸能够适应不同方向上的运动需求，实现多自由度的线性运动。这种结构设计为晶圆输送机械手提供了可靠的线性自由度，使得晶圆的抓取、运输和放置更为精准和高效。整体上，这种实施方式通过采用伺服电缸及相应连接装置，为晶圆输送机械手的运动控制提供了高度可靠的基础。

在本申请一些具体实施方式中，请结合参阅图2～3：每两个相邻的伺服电缸相互之间，通过V形的形式布置于顶架1和机架2之间相互相对的各自一面上。这种排布模式的目的是将每个线性自由度交叠化，进而增加线性自由度的行程量并增加控制精度。

在本方案中：相邻的两个伺服电缸以V形布置在顶架1和机架2之间的相对侧面，以达到交叠线性自由度的目的。这样的排布模式旨在增加线性自由度的行程量和提高控制精度。

具体的：V形排布模式可以使伺服电缸之间的线性运动轨迹相互交叠，有效增加了线性自由度的行程量。通过这种交叠的方式，可以使晶圆输送机械手在有限的空间内实现更大范围的线性运动。同时，由于电缸的运动是由伺服系统控制的，因此交叠排布模式可以提高线性运动的控制精度。

可以理解的是，在本具体实施方式中：采用V形排布模式，可以充分利用有限空间，使线性自由度的行程量得到最大化。这种设计能够提高晶圆输送机械手的适应性，使其能够适应不同工作场景下的晶圆处理需求。通过增加线性自由度的行程量，可以实现更加灵活、精准的线性运动，从而为晶圆的输送、定位和处理提供更高的效率和精度。整体上，V形排布模式为晶圆输送机械手的线性运动增加了灵活性和控制精度，提高了整体工作效率。

在本申请一些具体实施方式中，请结合参阅图2～3：每个机械臂单元均包括依次相互铰接的第一臂体402、第二臂体403、第三臂体404和第四臂体405；第一臂体402、第二臂体403、第三臂体404和第四臂体405相互之间的铰接面上均设有一旋转执行器401，旋转执行器401用于输出水平转动自由度、俯仰转动自由度或进给转动自由度；第四臂体405为末端执行器，第四臂体405上安装有吸附器406。

在本方案中：每个机械臂单元由依次相互铰接的第一臂体402、第二臂体403、第三臂体404和第四臂体405组成。这些臂体之间通过旋转执行器401连接，旋转执行器401用于输出水平转动、俯仰转动或进给转动自由度。第四臂体405作为末端执行器，搭载吸附器406用于晶圆的抓取。

具体的：机械臂单元的设计基于多段相互铰接的臂体，通过旋转执行器401在铰接面上提供转动自由度。旋转执行器401用于控制机械臂的水平转动、俯仰转动和进给转动，从而实现多种运动状态。第四臂体405作为末端执行器，装有吸附器406，实现对晶圆的吸附和运输。

可以理解的是，在本具体实施方式中：该设计使得机械臂单元能够实现多种转动自由度，包括水平转动、俯仰转动和进给转动，具有较高的灵活性和多功能性。第四臂体作为末端执行器配备吸附器，可以稳定地吸附晶圆，实现对晶圆的可靠抓取和定位。这种功能性设计为晶圆的输送、定位和处理提供了有力保障，同时也提高了机械臂的多样化运动能力。整体上，这种实施方式通过合理设计和布局机械臂单元，实现了对晶圆的高效、精准操控。

在本申请一些具体实施方式中，请结合参阅图2～3：旋转执行器401优选为伺服电机，每单独的伺服电机的输出轴分别固设于第一臂体402、第二臂体403、第三臂体404和第四臂体405上。

在本方案中：旋转执行器401首选采用伺服电机。每个伺服电机的输出轴固定于第一臂体402、第二臂体403、第三臂体404和第四臂体405上，分别控制各个机械臂的运动。

具体的：选择伺服电机作为旋转执行器401的核心组件，伺服电机具有高精度、高响应速度和可控性。每个伺服电机的输出轴分别固定于不同机械臂的臂体上，通过电机的控制实现对各个机械臂的水平转动、俯仰转动和进给转动。这种设计能够提供精准的转动控制，使得机械臂单元能够实现多自由度的运动。

可以理解的是，在本具体实施方式中：采用伺服电机作为旋转执行器401，能够实现高度可控的运动。每个机械臂单元通过对应的伺服电机的控制，可以实现精准的转动自由度，包括水平转动、俯仰转动和进给转动。这种设计为晶圆的操控提供了高精度和高灵活性，有助于提高晶圆输送和定位的精确度，进而优化整个晶圆制程的效率。整体上，采用伺服电机作为旋转执行器401的实施方式，为晶圆输送机械手提供了精准的运动控制和多自由度的运动能力。

总结性的，针对传统技术中的相关问题，本具体实施方式基于上述所提供的一种基于并联机构5的大气压晶圆输送机械手，采用了如下的技术手段或特征实现了解决：

(1)复杂度与成本高：本实施例的技术采用了并联机构5和多关节机械臂的设计，通过集成多个自由度和功能于单个机械单元内，避免了需要多个独立机械臂的复杂设计、维护和控制。这样的集成设计降低了系统的复杂度。

具体的，采用并联机构5，整合了多个线性自由度，将传统上需要多个独立机械臂完成的任务合并到一个机械单元中。而采用伺服电机控制多自由度，避免了为每个独立机械臂配备独立的控制系统，降低了成本和维护复杂度。

(2)协同协调困难：本实施例的技术采用并联机构5和一体化设计，通过联合控制多个机械臂单元，实现了更高程度的协同运动。

具体的，采用并联机构5的特性，每个机械臂单元之间形成密切的关联，通过联合控制这些机械臂单元，实现了协同动作。这种协同运动比传统独立机械臂的协调更为高效和精准。

(3)空间占用大：本实施例的技术通过紧凑的设计，将多个自由度整合在一个机械单元内，有效减少了系统所需的空间。

具体的，采用并联机构5将多个线性自由度在垂直方向上紧凑排列，使得整体结构更为紧凑，降低了所需空间。这种一体化设计有效利用了空间，减小了系统的体积。

需要指出的是，在本实施例中，虽然机械臂单元实质上也包括两个机械臂，但通过采用一体化设计和并联机构5，成功避免了传统技术的复杂度与成本高、协同协调困难和空间占用大等技术缺点，具体的包括：

(1)一体化设计降低复杂度与成本：虽然机械臂单元实际包含两个机械臂，但是在同尺寸(传统机械臂)的前提下，机械臂单元被整合为一个功能单元，通过一体化设计，实现了多自由度运动，减少了所需的姿态控制单元、姿态传感器(安装于机械臂单元内的臂体重)等组件数量。相比传统的独立机械臂系统，该设计大幅降低了系统复杂度，减少了系统成本。

(2)并联机构5优化协同协调：机械臂单元中的两个机械臂通过并联机构5联结，实现了协同运动，构成了机械学传统意义上的“封闭传动链”。并联机构5的特性允许多个机械臂协同运动而无需复杂的协调算法。这种设计减少了协同协调的困难，提高了运动的协同效率。

(3)空间占用优化：采用并联机构5，将两个机械臂沿垂直方向紧凑排列，并通过一体化设计，将多自由度整合在较小空间内。相比传统需要两个独立机械臂的设计，这种布局减少了所需的空间占用，提高了空间利用率。

同时，一体化设计可以降低独立机械臂的控制成本并简化控制系统，通过一体化设计，多个机械臂被整合为一个功能单元，可以共享一个中央控制系统。相比独立的机械臂系统，只需一个控制系统，降低了硬件和软件方面的成本。传统上，每个独立机械臂需要一个独立的控制单元，包括控制器、传感器等。而在本实施例的一体化设计中，多个机械臂可以由一个控制单元控制，减少了控制单元的数量，简化了系统架构。同时由于机械臂被整合到一个单元内，通信和协调更为简化。不同机械臂间的指令传递更为直接和高效，避免了复杂的通信协议和协调算法，降低了开发和维护成本。一体化设计将多个机械臂整合到一个机械单元内，减少了系统集成的复杂度。这意味着整个系统的集成和调试过程更为简化和高效，降低了集成成本。

总结性的，通过这种一体化设计和并联机构的结合，本实施例的技术能够充分发挥两个机械臂的协同优势，最大限度地降低了复杂度、简化了控制系统、减小了设备体积，从而显著提高了系统的效率和性能，为晶圆制程提供了更加高效、灵活和经济的解决方案。

以上所述实施例仅表达了本实用新型的相关实际应用的实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对实用新型专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。因此，本实用新型专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (7)

1.一种基于并联机构的大气压晶圆输送机械手，其特征在于，包括机械臂机构(4)和并联机构(5)；

所述机械臂机构(4)由两个机械臂单元组成双臂形式，每个所述机械臂单元均具有水平转动自由度、俯仰转动自由度和进给转动自由度，每个所述机械臂单元的末端执行器上搭载有用于利用大气压吸附晶圆基材并加以运输的吸附器(406)；

所述并联机构(5)包括至少三个沿同一个轴向的环形阵列式布置的线性自由度，所有的所述线性自由度共同连接于所述机械臂机构(4)作万向角度调节。

2.根据权利要求1所述的基于并联机构的大气压晶圆输送机械手，其特征在于：还包括顶架(1)和机架(2)，所述顶架(1)固定于外部环境，所述机架(2)上安装有所述机械臂机构(4)；

所述顶架(1)和所述机架(2)之间安装有所述并联机构(5)及能够套设于所述并联机构(5)外部的用于防护的柔性套筒(3)。

3.根据权利要求2所述的基于并联机构的大气压晶圆输送机械手，其特征在于：所述并联机构(5)包括六个用于输出所述线性自由度的直线执行器(501)，所述直线执行器(501)安装于所述顶架(1)和所述机架(2)相互相对的各自一面上。

4.根据权利要求3所述的基于并联机构的大气压晶圆输送机械手，其特征在于：所述直线执行器(501)为伺服电缸，所述伺服电缸的缸体和活塞杆分别均通过万向节联轴器(502)万向铰接于所述顶架(1)和所述机架(2)之间相互相对的各自一面上。

5.根据权利要求4所述的基于并联机构的大气压晶圆输送机械手，其特征在于：每两个相邻的所述伺服电缸相互之间，通过V形的形式布置于所述顶架(1)和所述机架(2)之间相互相对的各自一面上。

6.根据权利要求1～5任意一项所述的基于并联机构的大气压晶圆输送机械手，其特征在于：每个所述机械臂单元均包括依次相互铰接的第一臂体(402)、第二臂体(403)、第三臂体(404)和第四臂体(405)；

所述第一臂体(402)、所述第二臂体(403)、所述第三臂体(404)和所述第四臂体(405)相互之间的铰接面上均设有一旋转执行器(401)，所述旋转执行器(401)用于输出所述水平转动自由度、所述俯仰转动自由度或所述进给转动自由度；

所述第四臂体(405)为所述末端执行器，所述第四臂体(405)上安装有所述吸附器(406)。

7.根据权利要求6所述的基于并联机构的大气压晶圆输送机械手，其特征在于：所述旋转执行器(401)为伺服电机，每单独的所述伺服电机的输出轴分别固设于所述第一臂体(402)、所述第二臂体(403)、所述第三臂体(404)和所述第四臂体(405)上。