电子信息产业的核心是集成电路,作为集成电路制造的原材料,晶圆特征尺寸越来越小,而每个晶圆的直径却越来越大以节省制造成本,因此电子信息产业越来越依赖机器人进行生产。晶圆传输机器人是用于工艺流程点之间转移晶圆的装备,其性能直接影响集成电路的生产质量与效率。本课题以提高晶圆传输效率为目的,对高速运行条件下的光滑轨迹规划和动力学控制方法展开研究,实现了晶圆的平稳高效传输。主要工作如下:首先,分析了基于位姿调整的晶圆传输平台的机械结构以及控制系统的构成,搭建了可位姿调整的晶圆传输平台。以提高晶圆传输效率为目的,对摩擦式末端执行器结构进行了设计,并验证了其合理性。通过对水平位姿和位姿调整时的晶圆受力进行分析,得到了凸点微结构与晶圆之间的等效摩擦系数,以及末端执行器关节角与晶圆传输的最大加速度之间的关系,从理论上证明了微结构和位姿调整的方法可以有效提高晶圆传输加速度,为后面的研究提供了试验平台和理论依据。其次,建立了晶圆传输平台的动力学模型,并规划出了位姿调整下高速平滑的轨迹。根据晶圆传输平台的运动特性,将建模误差和外界干扰引入晶圆传输平台,运用拉格朗日法求解得到了晶圆传输平台的动力学名义模型。通过分析常见的直线轨迹规划算法的优缺点,结合晶圆传输平台位姿调整的需求,设计了可位姿调整的S型加减速运动轨迹,并对规划轨迹进行了仿真计算,结果表明规划的轨迹运行过程光滑无突变,并且在行程为500mm时,运行时间相较于无位姿调整时减少了28ms。然后,针对可位姿调整的晶圆传输平台的非线性耦合特性,分析了传统PD控制的局限性,通过线性化反馈解耦的方法将系统转变为简单的线性系统,并采用干扰观测器对系统参数误差和外界干扰进行实时补偿,最后通过积分滑模控制来保证轨迹跟踪算法的动态品质。此方法可以减小并消除滑模控制的抖振现象,充分发挥滑模控制的优越性,提高了运动控制系统的鲁棒性。最后,仿真和试验结果表明,通过摩擦微结构和位姿调整算法可以有效提高晶圆的传输加速度,从而提高晶圆传输效率,采用基于干扰观测器的线性化反馈积分滑模控制算法可以在干扰存在的情况下,对期望的运动轨迹进行精确跟踪,实现晶圆的稳定高效传输。