晶圆搬运机器人是实现晶圆平稳和高精度定位传输的关键装备,目前国内多数晶圆搬运装备仍然采用传统的伺服电机加带传动的间接传动方式,不仅传动部件多,定位精度低,而且后期维护成本高。采用直接驱动方式的晶圆搬运机器人可实现轻量化、高精度和平稳可靠的工件传输,是未来晶圆搬运的主流结构。由于国内针对直接驱动的晶圆搬运机器人研究的较少,其技术水平离大规模产业应用还有较大差距,目前我国半导体行业采用的直驱机械手多引进国外技术。因此,本文调研了目前直接驱动方式的晶圆搬运机器人应用的现状,开展了相关关键技术的研究,旨在打破国外技术垄断,提高国内半导体制造企业的技术水平。主要研究内容有:（1）分析并比较了常见的工业机器人的传动方案和结构类型,结合晶圆搬运的场景选择了以SCARA机器人为基本构型,并设计了相应的直驱式晶圆搬运机器人本体。根据晶圆搬运的需求,自行选用无框力矩电机和绝对值式磁电编码器进行组装,实现了晶圆搬运机器人的直接驱动和精准位置反馈。在Solid Works环境下,建立了直驱式晶圆搬运机器人的三维模型,并给出了机器人多轴联动的电气框架原理。（2）分析并推导了新型直驱式搬运机器人的运动学模型,建立了相应的雅可比矩阵。采用五次多项式插值方法实现了垂直轴的运动轨迹规划,实现了速度和加速度的平稳连续;在平面运动方向,利用粒子群优化算法对3-5-3次多项式分段插值算法进行了时间域优化。仿真实验表明优化算法在保证平稳传输的前提下,搬运时间显著缩短,提高了晶圆搬运的效率。（3）建立了直驱式晶圆搬运机器人的动力学模型。针对晶圆搬运过程中的关节的灵活程度、模型参数扰动等不可预测因素,选用RBF神经网络结构来逼近动力学模型中的不确定项,并引入鲁棒项来增强控制系统的稳定性。通过仿真方法研究了RBF神经网络算法中的线性权值,采用分组赋值优化算法,提高了自适应控制器对各个关节的轨迹跟踪精度、响应速度和抗干扰能力。（4）针对晶圆搬运的模拟工作场景,设计了PC+运动控制器+伺服驱动的控制系统架构,研究了基于ACS控制器的直驱式晶圆搬运机器人的运动控制实现方式,在Windows平台上采用C#语言的编写了晶圆搬运机器人的模拟运动控制程序,验证了关于运动学和路径规划等算法的有效性。