机器人工作单元布局是设计领域的一个重要组成部分,对于提高机器人工作单元的工作效率、减少机器人耗能具有重要的意义。本文研究对象为一种用于硅片传输的三自由度支链嵌套并联机器人工作单元,将机器人各关节运动约束考虑在内,同步完成机器人工作单元布局优化与机器人轨迹规划工作,克服了传统串行式设计对机器人工作单元工作效率的误差影响,保障了机器人的工作效率。首先,针对硅片传输机器人工作单元工作效率低下的问题,在分析总结国内外相关研究的基础上,采用了一种适用于三自由度支链嵌套并联机器人工作单元的布局优化方法。其次,建立了三自由度支链嵌套并联机器人的工作空间及运动学模型;完成了机器人周边待布局设备的简化建模以及干涉检验,分析并得出机器人的运动位姿与周边待布局设备间的位置关系。再次,利用最短运动时间轨迹规划理论在机器人关节空间进行轨迹规划,结合关节运动学约束得出机器人的运动时间;建立机器人动力学模型,结合能量计算公式求得机器人耗能。将运动时间和耗能作为布局评价指标,结合布局约束建立机器人工作单元布局优化模型。最后,结合实际案例对该机器人工作单元布局优化方法进行验证分析。实验结果表明,该方法可以同步实现机器人工作单元布局与机器人轨迹规划工作,且优化后机器人工作单元的布局更加合理,机器人的运动时间以及能量消耗均得到了明显改善。证明了该机器人工作单元布局优化方法的有效性与实用性。