自主移动机器人联手芯片制造，助力中国半导体业全速发展
- 来源：OFweek机器人网
- 2023/11/8 11:08:03
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自主移动机器人是面向半导体生产的工业物流解决方案。移动机器人主要由驱动、调度和导引三大部分组成，最主要的成本集中于减速器、伺服系统、控制器等核心零部件上。在半导体行业中晶圆制造、芯片封测等需要无尘封闭环境，这时候人力在这方面就很不适用。通过移动机器人完成物流自动化改造，实现工厂的智能化升级，正成为半导体厂商的普遍选择。
自主移动机器人可以24小时工作、柔性调度等特点同时，移动操作机器人在搬运基础上可自动上下料，打通整场的物质流和数据流，有效保证良率、提高产能。控制器对于移动机器人是核心，他需要完成定位、导航、避障、建图、识别、跟踪等多种功能，具有丰富的软硬件接口。在生产环境中，可单机运行，也可实现机器人集群协同调度，支持与工业生产管理系统快速对接。
然而，半导体精密的生产条件也对移动机器人提出了极高的要求。首先，由于行业特性，移动机器人自身的洁净度需要极高。其次，对于半导体行业中的晶圆片昂贵易碎，这就要求移动机器人在搬运、存放晶圆盒时必须做到精准和稳定。此外，半导体生产工序繁多、设备布局集中，自主移动机器人需要在各工序之间频繁、重复、稳定地进行转运工作，就需要机器人拥有足够稳定的运行速度以及精确到毫米级别的定位精度，对移动机器人提出了很高的要求。
自主移动机器人打造出对应的样机产品，需要进行不断地迭代升级，在场景与产品性能中找到最佳平衡点应用晶圆盒搬运机器人实现晶圆盒精准上下料及搬运，可以节省大量人力，减小无尘车间污染带来的风险，提升了良品率，同时避免人工搬运带来的损坏问题，且减少操作员大部分无效行走，极大提高自主移动机器人的效率。
将移动机器人结合半导体场景做到极致性能，不是一件易事。首先要保障晶圆盒抓取和上下料的绝对精准。OW系列在机械臂的末端执行部分搭配超声波传感器、3D视觉、在位检测器、储位锁等多种传感器，多重感知防护保证抓取作业的稳定。
超声波传感器灵敏度高、穿透力强、受环境影响弱，有效防止抓取叠料产生的晶圆盒磕碰的情况，同时检测人工抢料的情况。视觉定位算法通过定位补偿策略，保障晶圆盒放入料口时与loadport的方向绝对平行，保障晶圆盒与设备之间的安全距离，避免因放入角度不恰当、狭小环境等因素导致设备与晶圆盒产生碰撞的风险。夹爪末端还搭载有末端在位检测传感器，在运动过程中实时检测晶圆盒在夹爪上的固定状态，一旦在位检测传感器触发，末端执行器立即紧急停止作业。
在抓取过程中，超声波传感器、视觉定位相机、在位检测器等传感器模块将进行持续的实时监测，只有三大模块均无报错情况，机械臂才会执行相应操作，保障晶圆盒上下料及搬运操作稳定安全。
在作业中，搭载晶圆盒运动的车体保持稳定是关键。凭借过强的单机性能，有效避免搬运过程中出现振动等情况，同时配有激光雷达、3D视觉、坑洞传感器等检测设备，可避免更多突发情况的产生，最终保证了行驶时的稳定可靠。
同时，系列的激光雷达、视觉、坑洞检测等模块均为常闭型设置，某一模块出现异常情况或无法正常启用时，系列将不会执行作业；只有所有模块均正常运作，系列才会执行作业，做到全方位的保障。根据客户现场存在的更多现状，系列产品还设有更多的特定功能模块，保证了在诸多情况下产品的正常运作、物料的安全无恙。
目前，在驱动控制器、调度系统以及激动导航传感器等核心部件上，国际品牌占据主要市场，虽然无法实现对我国移动市场的直接垄断，却能利用关键技术优势对我国企业形成牵制。在疫情期间国外核心零部件的供货周期变长、价格提升，对移动机器人项目的按时交付以及企业利润都带来影响。
长远来看，上游成本限制将持续影响产业扩张水平。随着中国移动机器人行业规模的不断扩大，要实现高质量发展，必须自立自强，保障产业链供应链自主可控和安全稳定，核心零部件技术的突破成为重中之重。当前，很多国内企业都在加快自主研发，实现核心零部件技术迭代优化，加速国产化进程。
此外，机器视觉、人工智能等技术正在与移动机器人密切结合，使其不仅具有末端精确检测与定位的能力，还具有对其车载机械臂等执行机构的实时调整能力，这种复合机器人将给未来行业发展带来更大空间。
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