CN109300830B - 物料传输系统以及物料传输方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种物料传输系统以及物料传输方法，该物料传输系统采用一自动运输装置，其具有至少一机械手，且自动运输装置能够自由地沿着任意方向任意路径运动；自动运输装置通过机械手取放至少一个物料盒。由于采用了具有机械手的自动运输装置，取消了传统空中轨道传输系统中的单盒轨道天车和空中轨道的设置，从而克服了传统空中轨道传输系统在设计时的复杂度高、后期调整时的难度高且受限、以及在实际应用中受限的问题。

Description

物料传输系统以及物料传输方法
技术领域
本发明涉及半导体设备技术领域，具体涉及一种物料传输系统及物料传输方法。
背景技术
在一个追求高效率的生产车间里，通常会按照产品的生产工艺、环境要求、厂务要求等因素将工厂划分成数个生产区域。在制造过程中半成品必须在不同的生产区域中交叉穿梭的流动。为了提高生产效率和生产稳定性，工艺工程师通常会在每个生产区域内放置半成品，并且在生产物料的缓存区里安置自动化存储设备，从而确保生产物料的正确快速流动，并且保证不会由于人为因素、设备或者厂务维修等突发状况，造成生产线缺料而停顿生产的重大事故发生。在一个全自动的生产车间里，为提高运输效率，首先将半成品和生产用材料按批次、批量整齐的排放在特别设计的载具内，然后通过自动化传输手段，将“半成品”从上一个工段的生产区域自动传输到下一个工段的生产区域。
传统半导体晶圆厂中，每25片晶圆片放在一个开放式花篮（cassette），或者是密闭式的盒子里，如承载8寸晶圆片的SMIF Pod (Standard Mechanical InterFace Pod) 或者是12寸晶圆片的FOUP(Front Opening Unit Pod）。而且，这些cassettes、SMIF Pods或者FOUP等物料盒集中独立存放在一个大型的全自动存储系统（Stocker）里。通常会在每个生产区域置放一座存储系统，然后通过某种自动传输系统，将半成品的物料盒在Stockers之间通过中央控制系统自动传输。
传统半导体晶圆厂里存储系统之间（stock to stocker）的物料盒传输，或者是设备和存储系统间（stocker to tools）之间的物料盒传输，大多是采用全自动空中轨道传输系统（Over Head Transportation，OHT）来实现的。请参阅图1~图3，图1为传统的空中轨道传输系统中的单盒轨道天车的示意图，图2为传统的空中轨道传输系统中的空中轨道示意图，图3为现有的单盒轨道天车的垂直升降吊丝机构的示意图。在物料盒传输过程中，如图3所示单盒轨道天车利用垂直升降吊丝机构取放物料，如图1所示单盒轨道天车在空中轨道上运行来实现物料盒在存储系统之间的运输或者设备和存储系统之间的运输。每部单盒轨道天车可以承载一个物料盒，经过空中轨道依序传输物料盒。单盒轨道天车到达货架(stocker)或者设备(tool)的工位后，再次如图3所示，经过垂直升降吊丝机构的吊丝将物料盒摆放到设备或者存储设备的工位上。
然而，虽然全自动天车轨道系统技术成熟，为目前半导体晶圆厂里的标准配置，但是，传统空中轨道传输系统也存在有严重而且无法克服的缺点，如下：
首先，由于空中轨道传输系统中物料盒的高速运行，所以，从安全角度考虑，传统空中轨道传输系统基本都是采用单向运输设计，以防止因管控失误或者机械故障，造成严重的对撞事故。因此，传统孔中轨道传输系统的设计，必须要和晶圆厂中设备的网络布局、生产工艺流程、存储槽的规模和数量等因素密切配合，否则会影响空中轨道传输系统的搬运效率。这样为了做好空中轨道传输系统的设计，在建厂初期必须对整个晶圆厂的未来工艺规划、产能要求、和工厂布局等都有完善的规划。无疑大大增加了初期设计成本。
再者，对于晶圆厂来说，一旦生产线扩充、工艺设备调整、或者生产线重新优化布局时，传统空中轨道传输系统会出现修改难、费用昂贵等问题，这也进一步将严重限制企业决策。
并且，传统空中轨道传输系统中，垂直升降吊丝机构是采用垂直升降方式来取放物料盒，需要将垂直吊丝与晶圆盒、或者将晶圆盒与工位进行对位，这导致需要对设备的工位位置精准度的要求严苛，不允许随意变换位置，因此，传统空中轨道传输系统中，限制了对局部工艺或设备的灵活更新，导致对局部工艺或设备的更新缺乏弹性。
其次，传统空中轨道传输系统中，由于是单向运行，一旦发生单点故障而长时间无法解决的时候，将会产生严重的交通拥塞，从而导致整个空中轨道传输系统的运输效率急速下降，进而影响到整个晶圆厂的生产。
此外，由于空中轨道传输系统中单盒轨道天车的设计负载能力是建厂初期就确定的，在后期的技术更新中，特别是在物料盒的尺寸和重量发生改变时，空中轨道传输系统必须同步升级，而空中轨道传输系统造价高昂，对维修技术要求高，日常维护费用也高，必将造成成本严重增加和时间的浪费，因此，限制了空中轨道传输系统的更新换代的灵活性。
最后，传统空中轨道传输系统中，单盒轨道天车并不适用于大重量和大尺寸的物料盒传输，这也大大限制了传统空中轨道传输系统的应用范围。
综上所述，在一个新晶圆厂的初期建设阶段要考虑全自动化生产线的先进制造要求，而上述所描述的传统空中轨道传输系统对于未来产品布局的灵活性限制以及应用限制也是要同时考虑的因素，因此，传统空中轨道传输系统在实际生产应用中受到极大限制。
发明内容
为了克服以上问题，本发明旨在提供一种物料传输系统以及物料传输方法，从而使得物料传输在后期调整时的灵活性和应用范围得到提高，并减少建厂初期的设计成本。
为了达到上述目的，本发明一种物料传输系统，采用一自动运输装置，其具有至少一机械手，且所述自动运输装置能够自由地沿着任意方向任意路径运动；所述自动运输装置通过所述机械手取放至少一个物料盒。
在一实施例中，所述自动运输装置具有：自动运输台，用于承载整个自动运输装置并且实现所述自动运输装置的任意方向和任意路径的移动。
在一实施例中，所述自动运输装置还包括：
多个机械手臂，分别执行旋转和升降动作，来实现对抓手的定位；
至少一抓手，安装于其中的至少一个机械手臂上，并且随着机械手臂的移动来运动。
在一实施例中，所述自动运输装置还包括：至少一载物台，用于承载至少一个物料盒。
在一实施例中，所述载物台为多个，在竖直方向上多个载物台呈上下排布。
在一实施例中，所述自动运输装置拾取并传输物料的过程中，所述自动运输台来到目标位置；所述多个机械手臂通过第一次旋转和升降动作调整抓手的位置，使得抓手对准待取物料盒；
然后，所述多个机械手臂中的一些机械手臂通过第一次整体下降动作来拾取物料盒，并且再通过第二次旋转和升降动作来调整抓手(702)的位置，使得抓手对准待放置物料盒的位置；
接着，所述多个机械手臂的一些机械手臂通过第二次整体下降动作来使得抓手放置物料盒；
最后，所述多个机械手臂通过第三次旋转和升降动作调整抓手位置，使得抓手恢复到原始位置。
在一实施例中，所述抓手还能够根据物料盒的大小来调整张开口径，从而准确的抓取物料盒。
在一实施例中，所述抓手具有驱动马达和多个可移动夹片；驱动马达驱动可移动夹片之间的距离产生变化，从而使得可移动夹片相适应的调整夹持距离。
在一实施例中，所述多个机械手臂之间通过多轴独立运动来实现所有的旋转动作、和/或升降动作。
在一实施例中，多轴独立运动的实现是通过多个机械手臂之间以活动轴相连，将多个机械手臂设置为垂直升降手臂和多个水平旋转手臂；
垂直升降手臂固定于自动运输台上，其中一个水平旋转手臂活动连接于垂直升降手臂上，通过沿着垂直升降手臂进行运动来实现上下移动；
每个水平旋转手臂之间活动连接，每个水平旋转手臂均在水平面内进行旋转且每个水平旋转手臂之间的旋转运动互不干涉。
在一实施例中，所述自动运输装置在物料存储装置和工艺设备之间进行运动并传输物料盒。
为了达到上述目的，本发明还提供了一种采用上述的物料传输系统进行的物料传输方法，其包括：
步骤01：自动运输装置沿任意方向任意路径运动到目标位置；
步骤02：机械手拾取或放置至少一个物料盒到目标位置。
在一实施例中，所述自动运输装置还包括多个机械手臂和安装于其中至少一个机械手臂上的至少一抓手；
所述步骤02还包括：至少一个机械手臂分别执行旋转和升降动作，同时，所述抓手随着机械手臂的移动而运动，从而确定抓手的位置。
在一实施例中，所述步骤02具体包括：
步骤021：所述至少一个机械手臂进行第一次旋转和升降动作来调整抓手的位置，使得抓手对准待取物料盒；
步骤022：所述至少一个机械手臂中的一些机械手臂通过第一次整体下降动作来使得抓手拾取物料盒；
步骤023：所述至少一个机械手臂进行第二次旋转和升降动作来调整抓手位置，使得抓手对准待放置物料盒的位置；
步骤024：所述至少一个机械手臂的一些机械手臂通过第二次整体下降动作来使得抓手放置物料盒；
步骤025：所述至少一个机械手臂进行第三次旋转和升降动作来调整抓手位置，使得抓手恢复到原始位置。
在一实施例中，所述多个机械手臂包括一个垂直升降手臂和多个水平旋转手臂；垂直升降手臂固定不动；所述步骤021中第一次旋转和升降动作包括：其中一个水平旋转手臂沿着垂直升降手臂进行升降，带动其它水平旋转手臂同时升降；水平旋转手臂还分别进行独立的旋转，来使得抓手对准待取物料盒。在一实施例中，所述步骤022中的第一次整体下降包括：所述其中一个水平旋转手臂沿着垂直升降手臂下降，并且带动其它水平旋转手臂同时下降，从而使得抓手拾取物料盒。
在一实施例中，所述步骤023中第二次旋转和升降动作包括：其中一个水平旋转手臂沿着垂直升降手臂进行升降，带动其它水平旋转手臂同时升降；水平旋转手臂还分别进行独立的旋转，来使得抓手对准待放置物料盒的位置。
在一实施例中，所述步骤024中的第二次整体下降具体包括：所述其中一个水平旋转手臂沿着垂直升降手臂下降，并且带动其它水平旋转手臂同时下降，使得抓手来放置物料盒。
在一实施例中，所述步骤025中第三次旋转和升降动作包括：其中一个水平旋转手臂沿着垂直升降手臂进行升降，带动其它水平旋转手臂同时升降；水平旋转手臂还分别进行独立的旋转，来使得抓手回复到原始位置。
在一实施例中，所述步骤02中还包括：所述抓手根据物料盒的大小来调整张开的口径。
在一实施例中，所述步骤01中，目标位置为物料存储装置或者工艺设备，所述自动运输装置沿任意方向任意路径在物料存储装置和工艺设备之间运动。
本发明的物料传输系统以及物料传输方法，通过利用具有至少一机械手的自动运输装置，从而克服了现有的空中轨道传输系统一次只能从物料存储装置拾取一个物料盒的弊端；进一步的由于该自动运输装置能够自由地沿着任意方向任意路径运动，实现了将至少一个或者多个物料盒同时在物料存储装置和工艺设备之间的传输，避免了现有工厂建设初期对空中轨道传输系统中空中轨道的预先设计的弊端。并且，由于采用了自动运输装置，取消了传统空中轨道传输系统中的单盒轨道天车和空中轨道的设置，从而克服了传统空中轨道传输系统在设计时的复杂度高、后期调整时的难度高且受限、以及在实际应用中受限的问题。相比之下，本发明的具有机械手的自动运输装置进行物料传输的设计，可以降低建厂初期对生产线的设计的复杂度，在后期调整时灵活度很高，从而提高了实际应用范围。
附图说明
图1为传统的空中轨道传输系统中的单盒轨道天车的示意图
图2为传统的空中轨道传输系统中的空中轨道示意图
图3为现有的单盒轨道天车的垂直升降吊丝机构的示意图
图4为本发明的一个实施例的物料存储装置的结构示意图
图5为图4中的物料存储装置的侧面示意图
图6为本发明的一个实施例的多臂自动运输装置的三维结构示意图
图7为图6中的抓手的结构示意图
图8为图6中的多臂自动运输装置的俯视结构示意图
图9为本发明的一个实施例的具有多臂自动运输装置的物料传输系统部分的方块图
图10为本发明的一个实施例的多臂自动运输装置从第三存储容纳腔拾取物料并传输的流程示意图
图11为本发明的一个实施例的多臂自动运输装置向第三存储容纳腔放置物料并进行传输的流程示意图
图12为本发明的一个实施例的多臂机械手进行物料传输方法的流程示意图
具体实施方式
为使本发明的内容更加清楚易懂，以下结合说明书附图，对本发明的内容作进一步说明。当然本发明并不局限于该具体实施例，本领域内的技术人员所熟知的一般替换也涵盖在本发明的保护范围内。
以下结合附图4~12和具体实施例对本发明作进一步详细说明。需说明的是，附图均采用非常简化的形式、使用非精准的比例，且仅用以方便、清晰地达到辅助说明本实施例的目的。
请参阅图4，本实施例的物料存储装置00设置于基台100上，基台100是镂空的，用于隔离物料存储装置00与地面，有利于物料存储装置00散热。物料存储装置00具有多个存储容纳腔以及可移动存储架01。此外，请结合图4和图5，图5为本实施例的物料存储装置的侧面示意图。本实施例的物料存储装置00还包括：物料盒传输台200、人机交互显示界面300等。本实施例中的每个存储容纳腔用于存储物料盒。每个存储容纳腔内放置一个物料盒。
请参阅图4，这些存储容纳腔可以包括：第一存储容纳腔Q1、第二存储容纳腔Q2、以及第三存储容纳腔Q3。第一存储容纳腔Q1呈矩阵排列设置于物料存储装置00中，第二存储容纳腔Q2是设置于可移动存储架01中的，这里，设置第二存储容纳腔Q2小于第一存储容纳腔Q1，相同数量的第一存储容纳腔Q1的体积大于相同数量的第二存储容纳腔Q2的体积，使得物料存储装置00中容纳可移动存储架01的空间尺寸大于可移动存储架01的空间尺寸，这样，可移动存储架01在进出物料存储装置00的过程中，避免与物料存储装置00之间发生碰撞，并且，还能够保证在物料存储装置00中容纳可移动存储架01的空间得到充分利用；较佳的，可移动存储架01的底部高于物料存储装置00的底部，且可移动存储架01中第N层第二存储容纳腔Q2的高度接近物料存储装置00中第N-1层第一存储容纳腔Q1的高度，N为正整数，且大于等于1。
此外，物料存储装置00对应于可移动存储架01的侧壁还设置有一自动门(为了便于表示可移动存储架，图4中未示出自动门，自动门设置于可移动存储架01外侧)，通过自动门的启闭来实现对可移动存储架01的送出或送进。
这里，第三存储容纳腔Q3用于传输或接收工艺设备传输来的物料盒，第三存储容纳腔Q3的体积可以大于第一存储容纳腔Q1的体积。第三存储容纳腔Q3的体积设置的较大，便于大体积的机械手臂进出其中来取放物料盒。
此外，请参阅图6并结合图4，在本实施例的物料传输系统中，可以包括：多臂自动运输装置700。需要说明的是，本实施例中采用多臂自动运输装置，但这不用于限制本发明的范围。本发明的其它实施例中，物料传输系统采用的自动运输装置还可以只有一个机械手。
多臂自动运输装置700能够自由地沿任意方向任意路径运动。自动运输装置在物料存储装置和工艺设备之间进行运动并传输物料盒，例如，多臂自动运输装置700将物料存储装置00中的物料盒拾取并传输至工艺设备，或者将工艺设备的物料盒拾取并传输至物料存储装置00中。
具体的，请结合图6和图8，本实施例中，多臂自动运输装置700可以包括多个机械手臂701、抓手702、和位于多个机械手臂701底部的自动运输台704，此外，还可以包括承载物料盒706的多个载物台703，本实施例中多个载物台703可以在竖直方向上上下排布，从而减小多臂自动运输装置的横向体积。这里，载物台703顶端可以设置有缓冲部件705，在物料盒706放置于载物台703上时，缓冲部件705与物料盒706接触，使得物料盒706在路程上具有一回旋过程，也即是向下运动然后向上运动，向下运动的距离大于向上运动的距离，直至停止，从而避免对物料盒706的冲击和对载物台703的冲击；在物料盒706脱离载物台703时，缓冲部件705对物料盒706的离开进行辅助托起，物料盒706同时受到抓手702向上的拉力和缓冲部件705对物料盒706的向上的推力，从而避免抓手702拾取的物料盒706时突然重力突变导致的损伤。这里，缓冲部件705的设置还在于，本实施例中的载物台703不仅对于体积较小质量较轻的物料盒适用，同时还能够对于特殊设计的体积较大的重量较大的物料盒适用，缓冲部件705的设置该减小了载物台703的瞬间重力的冲击，提高载物台703的承重能力，延长载物台703的使用寿命。需要说明的是，请结合图4，在物料存储装置00的第三存储容纳腔Q3底部与物料盒706接触的面也可以设置缓冲部件，同时可以达到上述缓冲部件705的效果和作用。
自动运输台704是用于承载整个自动运输装置700并且实现自动运输装置700的任意方向和任意路径的移动，自动运输台704上承载有载物台703。其中，载物台703可以呈垂直排布，抓手702用于夹持物料盒706。多个机械手臂，分别执行旋转和升降动作，来实现对抓手702的定位，例如，多个机械手臂701之间通过多轴独立运动来实现对物料盒706的取放。
这里，多个机械手臂701之间可以通过活动轴相连，多个机械手臂701可以包括：垂直升降手臂7013和水平旋转手臂7011,7012；垂直升降手臂7013固定于自动运输台704上，其中一个水平旋转手臂7012活动连接于垂直升降手臂7013上，通过沿着垂直升降手臂7013进行运动来实现上下移动；每个水平旋转手臂7011,7012之间活动连接，每个水平旋转手臂7011,7012均在水平面内进行旋转且每个水平旋转手臂之间的旋转运动互不干涉，从而可以实现四轴、六轴等任意方向上对物料的拾取或放置。
此外，抓手702还能够根据物料盒706的大小来调整张开口径，从而准确的抓取物料盒706，具体的，请参阅图7，抓手702具有驱动马达和多片可移动夹片7021；例如，两片可移动夹片相对设置。利用驱动马达驱动可移动夹片7021之间的距离产生变化，从而使得可移动夹片7021相适应的调整夹持距离。本实施例中，可移动夹片7021采用驱动马达来调整距离，而不采用传统弹性装置来调整距离，从而能够提高可移动夹片7021的横向夹紧力，进一步提高抓手702的承重能力，适用于重量大体积大的物料盒706的拾取，从而提高了物料传输效率。特别的，可移动夹片7021的端部具有弯折部7022，弯折部7022用于夹住物料盒706并嵌入物料盒706，在可移动夹片7021的弯折部7022内表面设置有凸起结构7023，凸起结构7023用于进一步向上顶住物料盒706，这样，可移动夹片7021对物料盒706施加了横向的压力和向上的压力，一个可移动夹片7021对物料盒706的合力斜向上，多个可移动夹片7021对物料盒706的整体合力向上，从而提高了对物料盒706的向上的拉力，特别有利于和适合于对重量大体积大的物料盒706的取放。
需要说明的是，抓手702安装于其中的水平旋转手臂7011上，并且随着水平旋转手臂7011的移动来运动，通过自动运输台704的运动带动整个多臂自动运输装置700的运动。还需要说明的是，本发明中采用安装于水平旋转手臂7011上的一个抓手702，但这不用于限制本发明的保护范围，在本发明的其它实施例中，可以在多个水平旋转手臂上分别安装多个抓手702，也可以在一个水平旋转手臂上安装多个抓手702，这都在本发明的保护范围之内。多个抓手702的运动和对准定位亦可以采用本实施例的一个抓手702的运动来实现。
本实施例中，请同时参阅图4和图6，多臂自动运输装置700拾取并传输物料的过程中，自动运输台704来到目标位置；多个机械手臂701通过第一次旋转和升降动作调整抓手702的位置，使得抓手702对准待取物料盒706；
然后，多个机械手臂701中的一些机械手臂通过第一次整体下降动作来拾取物料盒706，并且再通过第二次旋转和升降动作来调整抓手702的位置，使得抓手702对准待放置物料盒706的位置；
接着，多个机械手臂701的一些机械手臂通过第二次整体下降动作来使得抓手放置物料盒706；
最后，多个机械手701通过第三次旋转和升降动作调整抓手702位置，使得抓手702恢复到原始位置。
请参阅图9，并结合图5和图4，对应于第三存储容纳腔Q3的物料存储装置00侧壁具有感应门，第三存储容纳腔Q3底部还可以设置有底部传感器，底部传感器用于探测第三存储容纳腔Q3中是否具有物料盒，并且把探测结果反馈给控制器，控制器根据反馈结果来控制感应门开启或关闭。
此外，在第三存储容纳腔Q3下方的物料存储装置00侧壁还可以设置有侧壁传感器，侧壁传感器用于探测多臂自动运输装置700是否在第三存储容纳腔Q3的外部，根据探测结果，控制器来控制感应门是否开启或关闭。具体的，侧壁传感器探测多臂自动运输装置700是否到达第三存储容纳腔Q3外部，如果是，则发送信号给控制器，控制器可以控制感应门开启。侧壁传感器还用于探测多臂自动运输装置700是否离开第三存储容纳腔Q3外部，如果是，则发送信号给控制器，控制器可以控制感应门关闭。
本实施例中，请参阅图10并结合图4和图6，以下举例来说明多臂自动运输装置700从第三存储容纳腔Q3拾取物料并进行传输的过程，可以但不限于包括以下过程：
多臂自动运输装置700到达一第三存储容纳腔Q3外部；
侧壁传感器探测多臂自动运输装置700已经到达第三存储容纳腔Q3的外部，并且发送信号给控制器；
底部探测器探测第三存储容纳腔Q3中具有物料盒，并且发送探测结果给控制器；
控制器得到侧壁传感器的信号，并且得到底部探测器的信号之后，控制感应门开启；
多臂自动运输装置700从第三存储容纳腔Q3中拾取物料盒；具体的，多臂自动运输装置700的带有抓手702的机械手臂701向第三存储容纳腔Q3中伸入第三存储容纳腔Q3，在此之前，多臂自动运输装置700控制水平旋转手臂7012沿着垂直升降手臂7013进行升降操作，来调整带有抓手702的水平旋转手臂7011的高度，并且控制多个水平旋转手臂7011,7012进行旋转操作，来调整带有抓手702的水平旋转手臂7011的角度，使得带有抓手702的水平旋转手臂7011能够垂直进入第三存储容纳腔Q3中并准确定位到第三存储容纳腔Q3中的物料盒上方，并且在拾取物料盒之后，带有抓手702的水平旋转手臂7011保持垂直退出第三存储容纳腔Q3。
在拾取完一个物料盒之后，可以重复上述过程，来拾取下一个物料盒。需要说明的是，多臂自动运输装置700具有多个载物台703，从而可以承载多个物料盒，因此，可以依次拾取多个物料盒。
多臂自动运输装置700携带物料盒向目标位置运动，同时，侧壁传感器探测多臂自动运输装置700离开物料存储装置00，则发送信号给控制器，此外，底部传感器还可以探测第三存储容纳腔Q3中不具有物料盒，并且把探测结果反馈给控制器。具体的，这里的目标位置可以是工艺设备等，从而实现多臂自动运输装置700在物料存储装置00和工艺设备之间的物料传输。
控制器接收到侧壁传感器发送的信号，以及接收到底部传感器发送的信号，则控制感应门关闭。
本实施例中，请参阅图11并结合图4和图6，以下举例来说明多臂自动运输装置700向第三存储容纳腔Q3放置物料并进行传输的过程，可以但不限于包括以下过程：
多臂自动运输装置700到达一第三存储容纳腔Q3外部；这里，需要说明的是，如果是从工艺设备传输来的物料盒，则多臂自动运输装置700从工艺设备拾取物料盒之后，携带物料盒到达第三存储容纳腔Q3外部。
侧壁传感器探测多臂自动运输装置700到达第三存储容纳腔Q3的外部，并且发送信号给控制器；
底部探测器探测第三存储容纳腔Q3中不具有物料盒，并且发送探测结果给控制器；
控制器得到侧壁传感器的信号，并且得到底部探测器的信号之后，控制感应门开启；
多臂自动运输装置700将物料盒放置在第三存储容纳腔Q3中；具体的，多臂自动运输装置700的带有抓手702的水平旋转手臂7011伸向载物台703去抓取物料盒，在此之前，多臂自动运输装置700控制水平旋转手臂水平旋转手臂7011通过垂直升降手臂7013进行升降操作，来调整带有抓手702的水平旋转手臂7011的高度；并且控制多个水平旋转手臂7011,7012进行旋转操作，来调整带有抓手702的水平旋转手臂7011的角度，使得抓手702能够在载物台703上的物料盒上方准确定位并准确抓取物料盒；然后，多臂自动运输装置700的带有抓手702的水平旋转手臂7011伸入第三存储容纳腔Q3，在此之前，多臂自动运输装置700控制水平旋转手臂7012沿着垂直升降手臂7013进行升降操作，来调整带有抓手702的水平旋转手臂7011的高度，并且控制多个水平旋转手臂7011,7012进行旋转操作，来调整带有抓手702的水平旋转手臂7011的角度，使得带有抓手702的水平旋转手臂7011能够垂直进入第三存储容纳腔Q3中并准确定位到第三存储容纳腔Q3中的待放置物料盒的底部上方，并且放置物料盒；然后，带有抓手702的水平旋转手臂7011保持垂直退出第三存储容纳腔Q3。
在放置完一个物料盒之后，可以重复上述过程，来放置下一个物料盒。需要说明的是，多臂自动运输装置700具有多个载物台703，从而可以放置多个物料盒706。
多臂自动运输装置700离开物料存储装置00向目标位置运动，同时，侧壁传感器探测多臂自动运输装置700离开物料存储装置00，则发送信号给控制器，此外，底部传感器还可以探测第三存储容纳腔Q3中具有物料盒，并且把探测结果反馈给控制器。具体的，这里的目标位置可以是工艺设备等，从而实现多臂自动运输装置700在物料存储装置00和工艺设备之间的物料传输。
控制器接收到侧壁传感器发送的信号，以及接收到底部传感器发送的信号，则控制感应门关闭。
需要说明的是，以上多臂自动运输装置700的取放物料盒的过程均为示例，但这不用于限制本发明的保护范围。
此外，本实施例中，请参阅图12并结合图6~8，采用上述物料传输系统进行物料传输的方法，包括：
步骤01：自动运输装置700沿任意方向任意路径运动到目标位置；具体的，目标位置为物料存储装置00或者工艺设备，自动运输装置700沿任意方向任意路径在物料存储装置00和工艺设备之间运动。
步骤02：机械手701拾取或放置至少一个物料盒706到目标位置。
具体的，本步骤02还包括：至少一个机械手臂701分别执行旋转和升降动作，同时，抓手702随着机械手臂701的移动而运动，从而确定抓702手的位置。本步骤02中，抓手702进行拾取物料盒706之前，还可以根据物料盒706的大小来调整张开的口径。
至少一个机械手臂701分别执行旋转和升降动作具体包括：
步骤021：至少一个机械手臂701进行第一次旋转和升降动作来调整抓手702的位置，使得抓手702对准待取物料盒706；这里，第一次旋转和升降动作包括：其中一个机械手臂701为垂直升降手臂7013，固定不动；其它机械手臂701为水平旋转手臂7011,7012；其中一个水平旋转手臂7012沿着垂直升降手臂7013进行升降，带动其它水平旋转手臂7011同时升降；水平旋转手臂7011,7012还分别进行独立的旋转，来使得抓手702对准待取物料盒706。
步骤022：至少一个机械手臂701中的一些机械手臂701通过第一次整体下降动作来使得抓手702拾取物料盒706；这里，第一次整体下降包括：其中一个水平旋转手臂7012沿着垂直升降手臂7013下降，并且带动其它水平旋转手臂7011同时下降，从而使得抓手702拾取物料盒706。这里，基于上述载物台703中缓冲部件705的设置，或者请结合图4，物料存储装置00中第三存储容纳腔Q3底部承载物料盒706的底面设置有缓冲部件705，物料盒706被拾取时，具有一辅助托起过程，物料盒706同时受到向上的抓手702的拉力和外界的推力，提高了抓手702的承重能力，并且避免机械手701拾取的物料盒706时突然重力突变导致的损伤。关于该步骤的其它作用，还可以参照上述关于缓冲部件705的描述，这里不再赘述。
步骤023：至少一个机械手臂701进行第二次旋转和升降动作来调整抓手702位置，使得抓手702对准待放置物料盒706的位置；这里，第二次旋转和升降动作包括：其中一个水平旋转手臂7012沿着垂直升降手臂7013进行升降，带动其它水平旋转手臂7011同时升降；水平旋转手臂7011，7012还分别进行独立的旋转，来使得抓手702对准待放置物料盒706的位置；
步骤024：至少一个机械手臂701的一些机械手臂通过第二次整体下降动作来使得抓手702放置物料盒706；这里，第二次整体下降具体包括：其中一个水平旋转手臂7012沿着垂直升降手臂7013下降，并且带动其它水平旋转手臂7011同时下降，使得抓手702来放置物料盒706；这里，物料盒706被放置时，还可以具有一回旋过程，首先物料盒706向下移动第一距离，然后被弹回向上移动第二距离并停止，使得物料盒706在路程上具有一回旋过程，可以设置第一距离大于第二距离，也即是向下运动然后向上运动，向下运动的距离大于向上运动的距离，直至停止，从而避免对物料盒706的冲击和对载物台703的冲击。
步骤025：至少一个机械手臂701进行第三次旋转和升降动作来调整抓手702位置，使得抓手702恢复到原始位置。这里，第三次旋转和升降动作包括：其中一个水平旋转手臂7012沿着垂直升降手臂7013进行升降，带动其它水平旋转手臂7011同时升降；水平旋转手臂7011,7012还分别进行独立的旋转，来使得抓手702回复到原始位置。
综上所述，本发明的物料传输系统以及物料传输方法，通过利用具有至少一机械手的自动运输装置，从而克服了现有的空中轨道传输系统一次只能从物料存储装置拾取一个物料盒的弊端；进一步的由于该自动运输装置能够自由地沿着任意方向任意路径运动，实现了将至少一个或者多个物料盒同时在物料存储装置和工艺设备之间的传输，避免了现有工厂建设初期对空中轨道传输系统中空中轨道的预先设计的弊端。并且，由于采用了自动运输装置，取消了传统空中轨道传输系统中的单盒轨道天车和空中轨道的设置，从而克服了传统空中轨道传输系统在设计时的复杂度高、后期调整时的难度高且受限、以及在实际应用中受限的问题。相比之下，本发明的具有机械手的自动运输装置进行物料传输的设计，可以降低建厂初期对生产线的设计的复杂度，在后期调整时灵活度很高，从而提高了实际应用范围。
虽然本发明已以较佳实施例揭示如上，然所述实施例仅为了便于说明而举例而已，并非用以限定本发明，本领域的技术人员在不脱离本发明精神和范围的前提下可作若干的更动与润饰，本发明所主张的保护范围应以权利要求书所述为准。

Claims (18)

1.一种物料传输系统，其特征在于，采用一自动运输装置(700)，其具有至少一机械手，且所述自动运输装置(700)能够自由地沿着任意方向任意路径运动；所述自动运输装置(700)通过所述机械手取放至少一个物料盒(706)；
所述自动运输装置(700)具有：自动运输台(704)，用于承载整个自动运输装置(700)并且实现所述自动运输装置(700)的任意方向和任意路径的移动；
所述自动运输装置(700)还包括：多个机械手臂(701)，分别执行旋转和升降动作，来实现对抓手(702)的定位；
至少一抓手(702)，安装于其中的至少一个机械手臂(701)上，并且随着机械手臂(701)的移动来运动；
所述自动运输装置(700)拾取并传输物料的过程中，所述自动运输台(704)来到目标位置；所述多个机械手臂(701)通过第一次旋转和升降动作调整抓手(702)的位置，使得抓手(702)对准待取物料盒(706)；
然后，所述多个机械手臂(701)中的一些机械手臂通过第一次整体下降动作来拾取物料盒(706)，并且再通过第二次旋转和升降动作来调整抓手(702)的位置，使得抓手(702)对准待放置物料盒(706)的位置；
接着，所述多个机械手臂(701)的一些机械手臂通过第二次整体下降动作来使得抓手(702)放置物料盒(706)；
最后，所述多个机械手臂(701)通过第三次旋转和升降动作调整抓手(702)位置，使得抓手(702)恢复到原始位置；
目标位置包括物料存储装置（00），物料存储装置（00）具有多个存储容纳腔以及可移动存储架（01），这些存储容纳腔包括：第一存储容纳腔（Q1）、第二存储容纳腔（Q2）、以及第三存储容纳腔（Q3），第一存储容纳腔（Q1）呈矩阵排列设置于物料存储装置（00）中，第二存储容纳腔（Q2）是设置于可移动存储架（01）中的，设置第二存储容纳腔（Q2）小于第一存储容纳腔（Q1），第三存储容纳腔（Q3）用于传输或接收工艺设备传输来的物料盒（706）；
对应于第三存储容纳腔（Q3）的物料存储装置（00）侧壁具有感应门，第三存储容纳腔（Q3）底部还设置有底部传感器，底部传感器用于探测第三存储容纳腔（Q3）中是否具有物料盒（706），并且把探测结果反馈给控制器，控制器根据反馈结果来控制感应门开启或关闭；
在第三存储容纳腔（Q3）下方的物料存储装置（00）侧壁还设置有侧壁传感器，侧壁传感器用于探测多臂自动运输装置（700）是否在第三存储容纳腔（Q3）的外部，根据探测结果，控制器来控制感应门是否开启或关闭。
2.根据权利要求1所述的物料传输系统，其特征在于，所述自动运输装置(700)还包括：至少一载物台(703)，用于承载至少一个物料盒(706)。
3.根据权利要求2所述的物料传输系统，其特征在于，所述载物台(703)为多个，在竖直方向上多个载物台(703)呈上下排布。
4.根据权利要求1所述的物料传输系统，其特征在于，所述抓手(702)还能够根据物料盒(706)的大小来调整张开口径，从而准确的抓取物料盒(706)。
5.根据权利要求4所述的物料传输系统，其特征在于，所述抓手(702)具有驱动马达和多个可移动夹片(7021)；驱动马达驱动可移动夹片(7021)之间的距离产生变化，从而使得可移动夹片(7021)相适应的调整夹持距离。
6.根据权利要求1所述的物料传输系统，其特征在于，所述多个机械手臂(701)之间通过多轴独立运动来实现所有的旋转动作、和/或升降动作。
7.根据权利要求6所述的物料传输系统，其特征在于，多轴独立运动的实现是通过多个机械手臂(701)之间以活动轴相连，将多个机械手臂(701)设置为垂直升降手臂(7013)和多个水平旋转手臂(7011,7012)；
垂直升降手臂(7013)固定于自动运输台上，其中一个水平旋转手臂(7012)活动连接于垂直升降手臂(7013)上，通过沿着垂直升降手臂(7013)进行运动来实现上下移动；
每个水平旋转手臂(7011,7012)之间活动连接，每个水平旋转手臂(7011,7012)均在水平面内进行旋转且每个水平旋转手臂(7011,7012)之间的旋转运动互不干涉。
8.根据权利要求1~7任意一项所述的物料传输系统，其特征在于，所述自动运输装置(700)在物料存储装置(00)和工艺设备之间进行运动并传输物料盒。
9.一种采用权利要求1所述的物料传输系统进行的物料传输方法，其特征在于，包括：
步骤01：自动运输装置(700)沿任意方向任意路径运动到目标位置；
步骤02：机械手拾取或放置至少一个物料盒(706)到目标位置。
10.根据权利要求9所述的物料传输方法，其特征在于，所述自动运输装置(700)还包括多个机械手臂(701)和安装于其中至少一个机械手臂(701)上的至少一抓手(702)；
所述步骤02还包括：至少一个机械手臂(701)分别执行旋转和升降动作，同时，所述抓手(702)随着机械手臂的移动而运动，从而确定抓手(702)的位置。
11.根据权利要求10所述的物料传输方法，其特征在于，所述步骤02具体包括：
步骤021：所述至少一个机械手臂(701)进行第一次旋转和升降动作来调整抓手(702)的位置，使得抓手(702)对准待取物料盒；
步骤022：所述至少一个机械手臂(701)中的一些机械手臂通过第一次整体下降动作来使得抓手(702)拾取物料盒(706)；
步骤023：所述至少一个机械手臂(701)进行第二次旋转和升降动作来调整抓手(702)位置，使得抓手(702)对准待放置物料盒(706)的位置；
步骤024：所述至少一个机械手臂(701)的一些机械手臂通过第二次整体下降动作来使得抓手(702)放置物料盒(706)；
步骤025：所述至少一个机械手臂(701)进行第三次旋转和升降动作来调整抓手(702)位置，使得抓手(702)恢复到原始位置。
12.根据权利要求11所述的物料传输方法，其特征在于，所述多个机械手臂(701)包括一个垂直升降手臂(7013)和多个水平旋转手臂(7011,7012)；垂直升降手臂(7013)固定不动；所述步骤021中第一次旋转和升降动作包括：其中一个水平旋转手臂(7012)沿着垂直升降手臂(7013)进行升降，带动其它水平旋转手臂(7011)同时升降；水平旋转手臂(7011,7012)还分别进行独立的旋转，来使得抓手(702)对准待取物料盒(706)。
13.根据权利要求12所述的物料传输方法，其特征在于，所述步骤022中的第一次整体下降包括：所述其中一个水平旋转手臂(7012)沿着垂直升降手臂(7013)下降，并且带动其它水平旋转手臂(7011)同时下降，从而使得抓手(702)拾取物料盒(706)。
14.根据权利要求12所述的物料传输方法，其特征在于，所述步骤023中第二次旋转和升降动作包括：其中一个水平旋转手臂(7012)沿着垂直升降手臂(7013)进行升降，带动其它水平旋转手臂(7011)同时升降；水平旋转手臂(7011,7012)还分别进行独立的旋转，来使得抓手(702)对准待放置物料盒(706)的位置。
15.根据权利要求12所述的物料传输方法，其特征在于，所述步骤024中的第二次整体下降具体包括：所述其中一个水平旋转手臂(7012)沿着垂直升降手臂(7013)下降，并且带动其它水平旋转手臂(7011)同时下降，使得抓手(702)来放置物料盒(706)。
16.根据权利要求12所述的物料传输方法，其特征在于，所述步骤025中第三次旋转和升降动作包括：其中一个水平旋转手臂(7012)沿着垂直升降手臂(7013)进行升降，带动其它水平旋转手臂(7011)同时升降；水平旋转手臂(7011,7012)还分别进行独立的旋转，来使得抓手(702)回复到原始位置。
17.根据权利要求9所述的物料传输方法，其特征在于，所述步骤02中还包括：所述抓手(702)根据物料盒(706)的大小来调整张开的口径。
18.根据权利要求9~17任意一项所述的物料传输方法，其特征在于，所述步骤01中，目标位置为物料存储装置(00)或者工艺设备，所述自动运输装置(700)沿任意方向任意路径在物料存储装置(00)和工艺设备之间运动。
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