工程师如何为机器人设计选择电机？

今天，在半导体制造工厂中，大部分工作都是由先进的机器人技术和自动化系统完成的。在名为晶圆厂的半导体制造工厂中，机器人的数量远远超过人类工人，机器人是半导体加工领域的核心。在半导体器件制造过程中，每块硅片（晶圆）的加工布局至关重要，而这一过程需要使用先进的机器人技术来保证精确性。

对于用于半导体制造的工业机器人，如SCARA、圆柱形、笛卡尔和铰接式机器人，选择合适的机器人电机并优化其速度和扭矩非常重要。否则，机器人的整体效率和生产率将受到影响。

在半导体工厂中，机器人被限制在主机加工机器内部。如果其中一个机器人发生故障，它只会影响到该机器的生产率。然而，还有其他机器人在轨道上持续运动，负责移动大量晶圆（通常是一组25个晶圆）在整个晶圆厂内。如果其中一个机器人发生故障，将会影响到整个晶圆厂的工作流程。因此，在这些机器人的设计中，确保具备正确的机器人设计至关重要，以实现每半步移动几分之一度的精确度。

无论应用如何，所有机器人（图 1）都具有一些非常重要的特征；它们都必须可靠、运动精确且操作可预测。

图 1：工业机器人手臂。

在设计机器人时，工程师需要考虑如何选择适用的电机。根据Bill Schweber在他最近的一篇文章中所指出的，设计人员会考虑三个主要参数来选择特定的电机类型和型号：电机的最小和最大速度（以及相关的加速度）、电机能提供的最大扭矩以及扭矩与速度曲线，以及电机运行的精度和可重复性（不使用传感器和闭环控制）。

Schweber先生通过工程设计方法探讨了机器人电机选择的许多有趣方面。例如，人们可能认为分辨率越高，机器人的运动就越精确，因为有句古老的格言说"越多越好"。然而，事实是，高精度（高分辨率）意味着每微步的扭矩更小。因此，在最终的设计中，需要权衡考虑，特别是如果需要一个需要精确、可预测和可靠的机器人。