集成电路(IC)产业的快速发展对硅片传输机器人工作环境的洁净度及真空度提出了更高的要求。与传统机械密封相比，磁流体密封具有气密性高、低功耗、无污染、寿命长等特点，能够满足真空硅片加工环境的密封要求。因此，研究应用于真空硅片传输机器人的磁流体密封技术及设计方法具有重要意义。
本文分析了国内外硅片传输机器人和磁流体密封技术的发展和研究现状。根据磁流体力学理论推导出了磁流体密封的耐压公式，得出合理设计磁流体密封结构参数以提高密封间隙内的磁场梯度是增强磁流体密封耐压能力的关键。建立了双轴磁流体密封结构的磁场分析模型，利用ANSYS有限元分析软件求解了密封结构的非线性磁场分布情况，得到了内、外轴密封间隙内磁感应强度分析结果。以此为基础，分析了密封结构参数对密封压差的影响情况，指出了双轴磁流体密封结构中影响密封压差的重要结构参数的最优取值区间。根据双轴磁流体密封结构参数设计的已有结论，结合硅片传输机器人的结构特点，设计了一种具有双轴磁流体密封结构的硅片传输机器人；依据三轴磁流体密封相对于双轴磁流体密封的径向扩展性及结构相似性，设计了一种具有三轴磁流体密封结构的硅片传输机器人。以上两种机器人均具备R、θ及Z等三个自由度，能在保证硅片制造环境真空度及洁净度的同时满足硅片传输的动作要求。设计并搭建了三轴磁流体密封实验台，经实验测试得出本文所研究设计的应用于硅片传输机器人三轴磁流体密封装置的静密封耐压能力约为2.3个大气压，动密封耐压能力在转轴速度为200-300r/min时接近静密封耐压值，从而验证了三轴磁流体密封结构设计的正确性以及应用于硅片传输机器人的可行性。
