CN111279595A - 机器人装置和用于制造、使用和控制其的方法 - Google Patents

机器人装置和用于制造、使用和控制其的方法 Download PDF

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Abstract

各种实施例涉及可磁性移动移位装置或机器人装置。特定实施例提供了用于相对于相应的一个或多个工作主体的一个或多个工作表面磁性移动多个可移动机器人的系统和相应的方法，以及用于经由传送装置在一个或多个工作主体之间移动机器人的系统和相应的方法。机器人可以在不同位置之间携载一个或多个物体、操纵所携载的物体、和/或与其周围环境相互作用以用于特定功能，包括但不限于组装、包装、检查、3D打印、测试、实验室自动化等。机械链接件可以安装在诸如所述机器人的平面运动单元上。

Description

机器人装置和用于制造、使用和控制其的方法
相关申请
本申请要求2017年3月27日提交的美国临时专利申请号62/476,871、 2017年4月14日提交的美国临时专利申请号62/485,402、2017年4月26 日提交的美国临时专利申请号62/490,270、2017年6月1日提交的美国临时专利申请号62/513,975、2017年11月23日提交的美国临时专利申请号 62/590,323和2018年2月4日提交的美国临时专利申请号62/626,082的优先权，其内容通过引用包含在此。
技术领域
如本文所讨论的，各种实施例涉及可磁性移动的位移装置或机器人装置。特定实施例提供了用于相对于相应的一个或多个工作主体的一个或多个工作表面磁性移动多个可移动机器人的系统和相应的方法，以及用于经由传送装置在一个或多个工作主体之间移动机器人的系统和相应的方法。机器人可以在不同位置之间携载一个或多个物体，操纵所携载的物体，和 /或与其周围环境相互作用以用于特定功能，包括但不限于组装、包装、检查、3D打印、测试、实验室自动化等。机械链接件可以安装在诸如所述机器人的平面运动单元上。机械链接件可以包括旋转接头，该旋转接头包括成对的左和右螺旋齿轮，这对左和右螺旋齿轮通过磁体彼此预紧。链接件系统可以安装在平面运动单元上，其中链接件元件由塑料构成。
背景技术
以下内容旨在通过提供说明书的上下文来帮助读者，并且绝不意味着承认现有技术。
移动台(XY工作台和旋转工作台)广泛用于各种制造、检查和组装过程。目前使用的常见解决方案是通过连接轴承将两个线性台(即X台和Y台)堆叠在一起来实现XY移动。更理想的解决方案可以包括具有能够相对于工作表面移动两个或更多个不同线性方向的单个移动台，这可以消除对额外轴承的需要。可能还希望这种移动台能够在垂直于工作表面的方向上移动。已经尝试使用流过导电元件的电流和永磁性主体之间的相互作用来设计这种位移装置。在这方面的努力的实例包括以下：美国专利 No.6,003,230；美国专利No.6,097,114；美国专利No.6,208,045；美国专利 No.6,441,514；美国专利No.6,847,134；美国专利No.6,987,335；美国专利号7,436,135；美国专利号7,948,122；美国专利No.2008/0203828；W.J.Kim 和D.L.Trumper，High-precision magnetic levitation stage forphotolithography，Precision Eng.22 2(1998)，pp.66-77；D.L.Trumper 等，“Magnetarrays for synchronous machines”，IEEE Industry Applications Society AnnualMeeting，vol.1，pp.9-18，1993；和J.W.Jansen，C.M.M.van Lierop，E.A.Lomonova，A.J.A.Vandenput，“Magnetically Levitated Planar Actuator with Moving Magnets”，IEEE Tran.Ind.App.，Vol 44，No 4,2008。
用于实现具有可移动台的位移装置的更新近的技术描述于：
·PCT申请No.PCT/CA2012/050751(公开号WO/2013/059934)，题为“DISPLACEMENTDEVICES AND METHODS FOR FABRICATION,USE AND CONTROL OF SAME”；和
·PCT申请No.PCT/CA2014/050739(公开号WO/2015/017933)，题为“DISPLACEMENTDEVICES AND METHODS AND APPARATUS FOR DETECTING AND ESTIMATING MOTIONASSOCIATED WITH SAME”；和
·PCT申请No.PCT/CA2015/050549(公开号WO/2015/188281)，题为“DISPLACEMENTDEVICES,MOVEABLE STAGES FOR DISPLACEMENT DEVICES AND METHODS FOR FABRICATION,USE AND CONTROL OF SAME”；和
·PCT申请No.PCT/CA2015/050523(公开号WO/2015/184553)，题为“METHODS ANDSYSTEMS FOR CONTROLLABLY MOVING MULTIPLE MOVEABLE STAGES IN A DISPLACEMENTDEVICE”；和
·PCT申请No.PCT/CA2015/050157(公开号WO/2015/179962)，题为“DISPLACEMENTDEVICES AND METHODS FOR FABRICATION,USE AND CONTROL OF SAME”。
一些其他装置可以实现平面内移动(例如，在XY平面上的X和Y 方向中的一个或两个方向上)，但是在其他方向上(例如，当Z轴与X轴和Y轴正交时的Z方向或绕X，Y和Z轴的旋转方向Rx，Ry，Rz)的移动范围受到限制的。例如，使用永磁性主体的可移动台在Z(即垂直于工作表面)方向上具有一定范围的移动，其通常限于几毫米，因为工作主体中的电流与可移动台中的永磁性主体之间的相互作用随着可移动台在Z 方向上远离工作主体移动指数地衰减，因此当可移动台和工作主体之间在 Z方向上的间隙变大时，功率效率可能变得非常低。因此，与现有位移装置相比可能存在改进空间的一个区域是在基本垂直于工作表面的一个或多个方向上(即在一个或多个面外线性方向上)以及一个或多个旋转方向上(例如Rx，Ry和Rz)扩展可移动台的移动范围。
此外，其他装置可能限于在一个工作表面上的一个平面内移动。与现有的位移装置相比可能存在改进空间的另一个领域是提供具有在多个水平面上的多个工作表面的机器人装置，从而可以充分利用3D空间并且可以减少占地面积。另一个改进的领域可以是将可磁性移动的机器人与一个或多个低成本机械传送装置(例如传送带或传送系统)集成，因为磁性系统可能比传统的机械传送装置昂贵得多。应当理解，可能存在多个应用，其中可能需要(例如，出于效率或任何其他原因)能够在多个水平面上的工作表面之间和/或工作表面和机械传递装置之间移动可磁性移动的机器人可能是有利的。
其他装置即使在没有任何机械接触的情况下也能够在平面工作区域上进行长程线性移动，并且工件可被动地落在这些装置上以进一步从一个位置运输到另一个位置。然而，这些装置不能主动地保持工件或相对于可移动台主动地操纵工件。因此，可能希望具有安装在可移动台上的夹具或末端执行器，其可被主动控制以利用可控制的力或位移来保持和/或操纵一个或多个部件。现有位移装置存在改进空间的另一个领域是具有动力驱动能力(除了刚体运动的6个自由度之外的附加自由度运动)或发电/传输能力，而无需附接到动子的任何电缆。
应当理解，存在多种应用，其中可能需要(例如，为了效率或任何其他原因)能够在两个或更多个平面内方向上移动工件延伸的距离，和/或利用动子上的致动器、工具或其他装置操纵工件。
这些可移动台中的一些能够配备用于允许或增强动子上或动子内运动的机械装置。此外，对于生物学上清洁的应用，可以采用诸如旋转接头的链接件以努力减少污染，因为由于潜在的污染物或病原体可能要求每个部件被冲洗。然而，这种高速自动化机构迅速积累大量的移动周期，并且可能经常遭受将移动构件连接到固定基座的电缆、密封件或机械轴承的故障。即使在密封件和实心构件之间的移动界面处的密封的旋转接头也将具有微小的特征，例如具有小但有限的宽度和深度的线状特征，其可以容纳病原体。因此，需要一种新的和改进的自动化系统，该自动化系统与地面没有物理连接，自动化系统相对于地面移动。为了使成本最小化，还需要简单的注塑成型塑料部件。
相关技术的前述示例和与其相关的限制旨在是说明性的而非排他性的。在阅读说明书和研究附图后，相关领域的其他限制对于本领域技术人员而言将变得显而易见。
发明内容
在一个实施例中，磁性移动设备包括至少一个动子，该动子包括多个磁性主体，所述多个磁性主体至少包括第一和第二磁性主体，所述多个磁性主体中的每个磁性主体包括至少一个包括多个磁化元件的磁阵列，多个磁化元件被配置为当多个磁化元件中的至少一个与一个或多个磁场相互作用时使至少一个动子经受一个或多个力，使得至少第一和第二磁性主体相对于彼此移动。
根据另一实施例，一种控制移动设备的移动的方法，所述移动设备包括多个磁性主体，每个磁性主体包括多个磁体，包括响应于调制第一磁性主体范围内的至少一个磁场，使机械链接到所述多个磁性主体中的第二个的所述多个磁性主体中的第一个相对于第二磁性主体移动。
根据另一实施例，一种链接件设备包括与第一磁场相关的第一至少一个齿轮，以及第二至少一个齿轮，其中第一和第二至少一个齿轮被配置为响应于第一和第二磁场之间的磁相互作用可拆卸地彼此耦合。
根据另一实施例，一种将第一至少一个齿轮可拆卸地耦合到第二至少一个齿轮的方法包括使与第一磁场相关的第一至少一个齿轮响应于第一磁场和第二至少一个齿轮之间的磁相互作用而可拆卸地耦合到第二至少一个齿轮。
根据另一实施例，一种用于移动至少一个可磁性移动装置的设备包括多个工作主体，每个工作主体包括工作表面，所述至少一个可磁性移动装置被配置为在所述工作表面上移动，其中每个工作表面与至少一个工作磁场相关，以及至少一个传送装置，其包括传送表面，所述至少一个可磁性移动装置被配置为在所述传送表面上移动。磁性可移动装置响应于调制至少一个工作磁场可在传送表面和工作主体的工作表面之间移动。
根据另一实施例，一种移动至少一个可磁性移动装置的方法包括，响应于调制与第一工作主体的第一工作表面相关的至少一个工作磁场，使所述至少一个磁性可移动装置从所述第一工作表面移动到位于所述第一工作主体附近的传送装置的传送表面；在将所述至少一个可磁性移动装置移动到所述传送表面上之后，将所述传送装置定位在第二工作主体附近，所述第二工作主体具有与第二至少一个工作磁场相关的第二工作表面；和在将所述传送装置定位在第二工作主体附近之后，调制所述第二至少一个磁场以使所述至少一个可磁性移动装置从所述传送表面移动到所述第二工作表面。
根据另一实施例，一种用于控制至少一个可磁性移动装置的移动的设备包括具有工作表面的工作主体，所述至少一个可磁性移动装置可在所述工作表面上移动，至少一个磁场调制器，至少一个传感器，至少一个传感器被配置为检测至少一个可磁性移动装置相对于工作表面的当前位置，并产生至少一个表示磁性可移动装置相对于工作表面的当前位置的位置反馈信号，以及至少一个控制器。控制器被配置为从至少一个传感器接收至少一个位置反馈信号，基于至少一个位置反馈信号和磁性可移动装置的期望位置计算至少一个磁场命令，并且将至少一个移动信号发送到所述至少一个磁场调制器，以使所述至少一个磁场调制器调制一个或多个磁场，以将所述磁性可移动装置从当前位置移动到所述期望位置。
根据另一实施例，一种将至少一个可磁性移动装置控制到相对于工作表面的期望位置的方法包括确定至少一个可磁性移动装置相对于工作表面的实际位置，计算期望位置和实际位置之间的差，并使用该差来调制与工作表面相关的至少一个磁场，以使磁性可移动装置朝向期望位置移动。
通过结合附图阅读以下说明性实施例的描述，其他方面和特征对于本领域普通技术人员将变得显而易见。
附图说明
图1A是根据一个实施例的设备的局部剖视顶视图
图1B是图1A所示设备的横截面侧视图。
图2是图1所示设备的示意性侧视图。
图3A是根据一个实施例的动子的横截面顶视图。
图3B是包括图3A所示的动子的设备的示意性侧视图。
图4A是根据一个实施例的动子的横截面顶视图。
图4B是图4A所示的动子的示意性局部侧视图。
图5A是根据一个实施例的动子的横截面顶视图。
图5B是具有图5A所示的动子的设备的示意性侧视图。
图5C是根据一个实施例的动子的顶视图。
图5D是根据一个实施例的设备的等距顶视图。
图5E是根据图5D所示实施例的磁阵列的顶视图。
图5F是根据图5D所示实施例的工作主体的导电元件的示意性横截面顶视图。
图6A是根据一个实施例的动子的顶视图。
图6B是图6A所示的动子的侧视图。
图7A是根据一个实施例的动子的顶视图。
图7B是根据一个实施例的动子的顶视图。
图7C是根据一个实施例的设备的侧视图。
图8A是根据一个实施例的设备的侧视图。
图8B是根据图8A所示实施例的铰链的侧视图。
图8C是根据图8A所示实施例的动子的横截面顶视图。
图8D是根据一个实施例的设备的侧视图。
图8E是根据一个实施例的设备的侧视图。
图8F是根据一个实施例的设备的侧视图。
图8G是根据一个实施例的设备的顶视图。
图8H是根据一个实施例的动子的等距顶视图。
图8I是图8H所示的动子的等距顶视图。
图9A是根据一个实施例的动子的等距顶视图。
图9B是图9A所示的动子的等距顶视图。
图9C是根据图9A所示实施例的机械链接件的一部分的等距顶视图。
图9D是图9C所示的机械链接件的一部分的横截面等距视图。
图9E是图9C所示的机械链接件的一部分的等距视图。
图9F是图9C所示的机械链接件的一部分的等距剖视图。
图9G是根据图9A所示实施例的机械链接件的一部分的等距近视图。
图9H是图9G所示的机械链接件的一部分的等距剖视图。
图9I是根据图9A所示实施例的机械链接件的一部分的等距视图。
图9J是图9I所示的机械链接件的一部分的等距近视图。
图9K是图9I所示的机械链接件的一部分的等距剖视图。
图10A是根据一个实施例的动子的等距顶视图。
图10B是图10A中所示的动子的等距视图。
图10C是图10A中所示的动子的侧视图。
图10D是根据图10A所示实施例的关节支架的等距视图。
图10E是根据图10A所示实施例的机械链接件的一部分的等距视图；
图10F是根据图10A所示实施例的机械链接件的一部分的侧视图。
图10G是根据图10A所示实施例的机械链接件的一部分的等距视图。
图11A是根据一个实施例的动子的等距视图。
图11B是根据图11A所示实施例的机械链接件的一部分的等距视图。
图11B是根据图11A所示实施例的机械链接件的一部分的等距视图。
图12A是根据一个实施例的动子的等距视图。
图12B是图12A所示的动子的等距视图。
图12C是包括图12A所示的动子的设备的侧视图。
图13A是根据一个实施例的动子的顶视剖视图。
图13B是包括图13A所示的动子的设备的侧面示意性剖视图。
图13C是根据图13B所示设备的磁性主体和工作主体的侧面示意剖视图。
图13D是根据图13C所示的动子的磁性主体的侧剖视图。
图14A是根据一个实施例的设备的顶部剖视图。
图14B是图14A所示设备的侧剖视图。
图15是根据一个实施例的设备的侧视图。
图16A是根据一个实施例的设备的侧视图。
图16B是图16A所示设备的局部顶视横截面图。
图16C是图16A所示设备的侧视图。
图16D是图16A所示设备的局部顶视横截面图。
图17A是根据一个实施例的设备的侧视图。
图17B是图17A所示设备的局部侧视图。
图17C是图17A所示设备的侧视图。
图18是根据一个实施例的设备的顶视图。
图19是根据一个实施例的设备的顶视图。
图20A是根据一个实施例的设备的等距顶视图。
图20B是图20A所示设备的局部侧视图。
图21A是根据一个实施例的设备的等距顶视图。
图21B是图21A所示设备的侧视图。
图21C是图21A所示设备的侧视图。
图22A是根据一个实施例的多个工作主体的示意性侧视图。
图22B是根据图22A所示实施例的多个工作主体的示意性侧视图。
图23A是根据一个实施例的设备的等距顶视图。
图23B是图23A所示设备的等距顶视图。
图24A是根据一个实施例的设备的局部等距顶视图。
图24B是图24A所示设备的局部等距顶视图。
图25A是根据一个实施例的设备的局部等距顶视图。
图25B是图25A所示设备的局部等距顶视图。
图25C是图25A所示设备的局部等距剖视图。
图25D是图25A所示设备的局部等距顶视图。
图25E是图25A所示设备的局部等距顶视图。
图25F是图25A所示设备的局部顶视横截面图。
图26A是根据一个实施例的设备的局部等距顶视图。
图26B是图26A所示设备的局部等距顶视图。
图27A是根据一个实施例的设备的局部等距顶视图。
图27B是图27A所示设备的局部等距顶视图。
图28A是根据一个实施例的设备的局部等距顶视图。
图28B是图28A所示设备的局部等距顶视图。
图29是根据一个实施例的设备的局部等距顶视图。
图30是根据一个实施例的设备的局部等距顶视图。
图31A是根据一个实施例的设备的局部等距顶视图。
图31B是图31A所示设备的局部等距顶视图。
图31C是图31A所示设备的局部等距顶视图。
图32是根据一个实施例的设备的等距顶视图。
图33A是根据一个实施例的设备的等距顶视图。
图33B是图33A所示设备的横截面等距侧视图。
图34是根据一个实施例的设备的横截面顶视图。
图35A是根据一个实施例的设备的等距顶视图。
图35B是图35B所示设备的等距顶视图。
图36A是根据一个实施例的设备的局部等距顶视图。
图36B是图36A所示设备的局部侧视图。
图36C是图36A所示设备的局部侧视图。
图37是根据一个实施例的设备的局部等距顶视图。
图38A是根据一个实施例的时域中的动子的2D轨迹。
图38B是根据图38A所示的2d轨迹的工作表面上的动子的2D轨迹。
图39是根据一个实施例的设备的顶视图。
图40A是根据一个实施例的工作单元控制模块的示意图。
图40B是图40A所示的工作单元控制模块的一部分的示意图。
图41A是根据一个实施例的工作单元的顶视图
图41B是根据一个实施例的工作区域的顶视图。
图42是根据一个实施例的工作流程的示意图。
图43是根据一个实施例的工作区域的顶视图。
图44A是根据一个实施例的速度调节因子的图形视图。
图44B是根据一个实施例的X方向轨迹生成过程的示意图。
图45A是根据一个实施例的设备的侧视图。
图45B是图45A所示设备的局部顶视图。
图46A是根据一个实施例的设备的横截面侧视图。
图46B是图46A所示设备的特写局部侧视图。
图47是根据一个实施例的力辅助组装过程。
图48是根据一个实施例的设备的顶视图。
图49A是根据一个实施例的设备的横截面顶视图。
图49B是图49A所示设备的横截面侧视图。
图50A是根据一个实施例的动子的横截面示意顶视图。
图50B是图51A所示的动子上的磁性齿轮的示意性侧视图。
图51A是根据一个实施例的动子的横截面示意顶视图。
图51B是图51A所示的动子上的磁性齿轮的示意性侧视图。
图52是根据一个实施例的设备的等距顶视图。
在附图中，通过示例的方式示出了本发明的实施例，应该清楚地理解，该描述和附图仅用于说明和优选设计的目的，并不旨在限定本发明的限制。
具体实施方式
概述
在整个以下描述中，阐述了具体细节以便为本领域技术人员提供更透彻的理解。然而，可能未详细示出或描述现有技术中公知的元件以避免不必要地模糊本公开。因此，说明书和附图应被视为说明性的而非限制性的。
根据本发明的一些方面，磁性移动设备(这里也称为“可移动机器人系统”或仅“系统”)可包括一个或多个工作主体和一个或多个可移动机器人装置(这里也称为作为“机器人”)。
在本文中，并且参考各种实施例，工作主体可以包括或可以称为定子。每个可移动机器人可以被配置为携载一个或多个物体，例如工件或部件 (“工件”和“部件”在本文件中可互换使用，并且是一般术语，其非限制性示例可包括部件、样品、或组件)。在一些应用中，多个可移动机器人可以携载一个部件保持器，其可以保持一个或多个部件。通常，工作主体和一个或多个可移动机器人可以经由一个或多个磁场彼此交互，所述磁场可以被配置为向可移动机器人施加一个或多个力和/或扭矩以可控地移动可移动机器人。在各种实施例中，工作主体可包括一个或多个导电元件，其可分布在工作主体内的一个或多个平面层中。在各种实施例中，一个或多个导电元件可包括例如多个铁齿或多个导电元件。
通常，工作主体包括工作表面(其可以是平的、弯曲的、圆柱形的、球形的，或任何其他平面或弯曲的形状)，一个或多个可移动机器人可以在其上移动。每个可移动机器人能够通过物理接触(例如通过诸如滑动和 /或滚动轴承之类的接触介质)，或者通过使可移动机器人与一个或多个磁性主体之间的相互作用以在垂直于工作表面的方向上保持可移动机器人和工作主体之间的可控间隙而没有任何物理接触，沿着工作表面移动。可以保持这种可控间隙，同时在一个或多个方向/自由度(在本文中也称为“DOF”)(即，以“主动悬浮模式”操作)中控制可移动机器人的移动，或者通过被动悬浮装置(被动悬浮模式)通过在可移动机器人和工作主体之间保持间隙来控制可移动机器人的移动。
每个可移动机器人包括一个或多个可移动体(在此也称为“动子”、“可移动移动台”、“可移动台”和/或“移动台”)。在各种实施例中，一个可移动机器人可包括一个动子。在各种实施例中，一个可移动机器人可包括两个动子。在各种实施例中，一个可移动机器人可包括三个或更多个动子。在各种实施例中，一个或多个可移动机器人可以基本相似或几乎相同；然而，这在所有情况下都是必需的，并且系统可以包括根据如下所述的各种实施例的多种不同尺寸和/或配置的可移动机器人。
每个动子可包括一个或多个磁性主体(在本文中也可互换地称为“磁性组件”)。每个磁性主体包括一个或多个磁阵列，这些磁阵列可以刚性地连接在一起。每个磁阵列包括一个或多个磁化元件(例如磁体)。每个磁化元件具有磁化方向。
在各种实施例中，动子上的磁体可以跨越远小于动子的尺寸的距离与在工作主体中的导电元件中流动的电流相互作用。换句话说，动子可以在工作主体的导电元件附近操作。通常，动子上的磁体可以通过远小于动子的宽度或长度(即动子在与工作主体的工作表面平行的方向上的尺寸)的工作间隙与工作主体的导电元件中流动的电流相互作用。
在各种实施例中，一个或多个磁场调制器(在本文中也可互换地称为“磁场发生器”或“放大器”或“电流发生器”)可以被配置为调制工作主体中的一个或多个磁场。在一个实施例中，例如，磁场调制器可以包括一个或多个放大器，其被连接以驱动一个或多个工作主体中的多个导电元件中的多个电流。可以连接一个或多个控制器以将控制信号(这里也称为“电流参考命令”)传送到一个或多个放大器。控制信号可用于将由一个或多个放大器驱动的电流控制到多个导电元件中的一个或多个中，使得电流遵循电流参考命令。可控地驱动到多个导电元件中的至少一个中的电流产生一个或多个磁场，该磁场在动子的一个或多个磁阵列组件上引起相应的磁力，从而，在至少2个面内方向/DOF上(例如，在工作主体的工作表面的工作区域内)，包括但不限于可控制的运动3面内方向/DOF和6个方向/DOF 上，可控地相对于工作主体移动动子。
在各种实施例中，当控制器控制由一个或多个放大器驱动的电流时，与由至少一个导电元件中的电流产生的磁场和与动子的磁阵列相关的磁场之间的相互作用相关的磁力可以始终将动子吸引到工作主体。在各种实施例中，当控制器控制由一个或多个放大器驱动的电流时，与由至少一些导电元件中的电流产生的磁场和与磁阵列相关的磁场之间的相互作用相关的磁力可以始终迫使动子远离工作主体一定的间隙以平衡重力。在各种实施例中，动子和工作主体之间的间隙可以由例如空气轴承、压缩流体轴承或滑动轴承或滚动轴承保持。
在各种实施例中，一个动子可包括多个磁性主体和机械链接件。在各种实施例中，机械链接件可包括单个部件或多个部件的组件，例如轴承、连接器、铰链等。如本文所用，“机械链接件”可以描述(可拆卸或不可拆卸地)连接、链接或耦合两个或更多个磁性主体的任何机械链接件系统、组件、装置或主体。
在各种实施例中，机械链接件可以约束在第一组一个或多个方向/自由度中的动子的多个磁性主体中的两个或更多个之间的相对移动，并且可以允许第二组一个或多个方向/自由度中的多个磁性主体中的两个或更多个之间的相对移动。在各种实施例中，与机械链接件相关的“约束在第一组一个或多个自由度中的两个或更多个磁性主体之间的相对移动”的含义可以解释为：
(1)当机械链接件从动子上移开时，两个或多个磁性主体可以通过将合适的电流驱动到适当选择的导电元件中，在第一组一个或多个方向/DOF中相对于彼此移动；
(2)当实现机械链接件时，两个或更多个磁性主体在第一组一个或多个方向/DOF中不能相对于彼此移动。
在各种实施例中，机械链接件相对于工作主体“浮动”；即机械链接件不与工作主体固定，而是随动子一起移动。
在各种实施例中，在第一组约束方向/DOF的一个方向上可控地移动包括第一和第二磁性主体的动子包括(1)基于第一磁性主体和第二磁性主体在一个方向上的位置/旋转反馈计算动子在一个方向上的协调位置/旋转反馈；(2)使用协调位置/旋转反馈和适当的控制算法来计算在一个方向上的协调力/扭矩命令，以施加在第一磁性主体和第二磁性主体中的每一个上；(3)使用协调的力/转矩和算法(例如换向算法)来计算电流参考命令并将这些电流参考命令发送到驱动电流进入工作主体的一些导电元件的放大器。尽管在第一组方向/DOF中第一磁性主体和第二磁性主体之间的相对运动被约束，但是整体上的动子仍然能够在第一组方向/DOF中的一个或多个方向/DOF上进行可控运动。
在各种实施例中，动子还可包括制动器(在本文中也可互换地称为“制动组件”、“锁定组件”、“制动机构”或“锁定机构”)。当制动器停用时，机械链接件可以约束在第一组一个或多个方向/自由度上的动子的两个或更多个磁性主体之间的相对运动，并允许在第二组一个或多个方向/自由度上两个或更多个磁性主体之间的相对运动。当制动器被激活时，机械链接件可以约束在第一组延伸方向/DOF中的两个或更多个磁性主体之间的相对运动。在一个实施例中，第一方向/DOF扩展组可包括第一组方向/DOF 加上第二组方向/DOF中的至少一个方向/DOF。
在各种实施例中，一个可移动机器人可包括两个或更多个可独立控制的动子和机械链接件。机械链接件被配置为以非限制性方式(无论机械链接件是否安装，每个动子的可控移动的DOF保持不变)将两个或更多个动子中的至少第一动子和第二动子链接在一起。机械链接件可以将两个或更多个动子的运动转换成安装在可移动机器人上的工件保持器(或携载器或末端执行器)的期望移动。在一个实施例中，工件保持器的位置和定向可以完全由两个或更多个动子的位置和定向确定。
在各种实施例中，一个可移动机器人可包括两个或更多个可独立控制的动子以及机械链接件和制动(或锁定)机构。当制动机构未被激活时，机械链接件以非限制性方式(无论机械链接件是否安装，每个动子的可控移动的DOF保持不变)将两个或更多个动子连接在一起。当制动机构被激活时，两个或更多个动子的两个动子之间的相对运动的至少一个DOF受到机械链接件的约束。在各种实施例中，机械链接件可以将两个或更多个动子的运动转换成安装在机器人上的工件保持器(或携载器或末端执行器)的期望运动，并且工件保持器的位置和定向可以是完全由两个(或更多个)动子的位置和定向确定。
在各种实施例中，动子可以在悬浮模式下工作，即以被动方式或以主动方式悬浮在工作主体的工作表面附近或上方，而不与工作主体接触，并且相对于在X和Y方向(例如)延伸的工作表面移动，其中X和Y方向彼此不平行并且两者都与工作表面平行。应当理解，尽管参考典型的X， Y，Z笛卡尔坐标系描述了根据本文的各种实施例的动子的移动，但这仅用于说明目的，并且可以关于任何其他坐标系描述这种移动。出于本公开的目的，除非另有说明，否则工作主体的工作表面基本上平行于X-Y平面，其中Z方向基本垂直于工作表面。
工作表面和动子底面之间的分离间隙可以比动子在X和Y方向上的尺寸小得多。尽管在许多实施例中的动子能够进行6DOF可控移动，但这并非在所有情况下都是必需的。在某些应用中，可能不需要悬浮特征(即其中可移动机器人能够完全将其自身与工作主体分离而不与工作主体接触)并且重载承载能力更重要，本领域技术人员应该在整个说明书中理解，动子可以通过适当的机械支撑(例如，一个或多个轴承，包括但不限于平面滑动轴承和球传送单元，例如，一个或多个轴承)位于工作主体的工作表面上，并且能够进行三个面内DOF可控运动，即在X和Y方向上的平移(“X”和“Y”)以及围绕平行于Z方向(“Rz”)的旋转轴旋转，其中X 和Y方向基本平行于工作表面但彼此不平行，并且Z方向基本垂直于工作表面。为了更清楚，如本文所用，“围绕X/Y/Z方向旋转”或“围绕X/Y/Z 轴旋转”应当被本领域技术人员理解为意指围绕平行于X/Y/Z轴的旋转轴旋转，或者换句话说，分别沿Rx/Ry/Rz方向移动。
当动子依靠一个或多个滑动和/或滚动轴承坐在工作表面上时，可以认为它在坐姿模式下工作。当动子依靠一个或多个滑动和/或滚动轴承坐在工作表面上并且动子能够进行3个面内DOF可控运动(例如在X、Y和Rz 方向上)时，可以认为它在三自由度控制坐姿模式下工作。在各种实施例中，动子能够在悬浮模式下工作而不与工作主体接触时能够进行3-DOF 可控运动(例如，在X、Y和Rz方向上)。在悬浮模式中，动子可以在Z 方向(即，与工作表面基本正交)上平移移动，并且可以围绕X和Y方向上的旋转轴(分别为“Rx”和“Ry”)发生旋转移动。使用本领域技术人员已知的合适的被动悬浮技术，该旋转移动和相关的DOF可以进行没有反馈的开环控制。当动子能够在不接触工作主体的情况下进行3自由度可控运动时，可以认为它在3自由度控制悬浮模式下工作。
在各种实施例中，根据本文的任何实施例的工作主体的工作表面可以将动子与其中的磁性主体一起与工作主体分离。由工作主体中的导电元件产生的磁场因此传播通过工作表面，因此动子的磁性主体受到通过工作表面的力的影响。在各种实施例中，工作表面可以是平坦的、平面的或弯曲的。
通常，诸如工作主体的工作主体的工作区域是由工作主体工作表面提供的二维(“2D”)区域，并且利用合适的反馈控制算法和合适的位置反馈传感器，动子可以通过工作主体工作区域内至少两个面内DOF运动可控地移动。
在各种实施例中，动子可以经由传送装置在第一工作主体和第二工作主体之间传送，或者传送到单个工作主体和从单个工作主体传送。第一工作主体主体可位于第一Z位置或第一Z平面，第二工作主体主体可位于第二Z位置或第二Z平面，两个工作主体可沿Z方向重叠。在各种实施例中，可以将动子从工作主体传送到传送装置，例如可移动的传送台或输送装置，或反之亦然。
一般参见图1A和1B，根据一个实施例示出了磁性移动设备150。图 1A和1B分别描绘了磁性移动设备150的非限制性实施例的局部剖视顶视图和侧剖视图。磁性移动设备150包括：工作主体130；可移动机器人111，其包括至少一个动子110；一个或多个控制器160；一个或多个放大器170，用于驱动电流通过工作主体130中所选择的一组导电元件；以及一个或多个传感器180，用于提供表示一个或多个可移动机器人的位置的位置反馈信号。至少一个动子110可以在工作表面上的工作区域136中在至少两个面内方向/DOF(例如X和Y)上可控地相对于工作主体130移动。在各种实施例中，工作区域136可包括工作主体的基本上全部或部分工作表面。在其他实施例中，工作区域可以仅包括工作表面的一部分。出于本说明书的目的，除非另有说明，总是说工作区域与工作表面(例如X-Y平面)位于同一平面中。工作主体130的工作区域136通常是平面工作区域。因此，尽管在本文中提及工作区域136时偶尔省略了“平面”一词，但应该理解，工作区域136可以是平面的或具有曲率的2D表面。例如，图1A和1B所示的磁性移动设备150的非限制性实施例包括工作区域136，在所示实施例中，工作区域136的区域是工作主体130的整个工作表面。
在各种实施例中，至少一个动子110能够进行6-DOF可控运动(例如，在X，Y，Z，Rx，Ry和Rz方向上)；在各种实施例中，至少一个动子110能够在被动悬浮模式或坐姿模式下进行三个面内DOF可控运动 (X，Y，Rz)。在各种实施例中，动子110能够进行1-DOF可控运动，而其他五个DOF中的运动例如通过机械链接件119被机械约束和/或引导，如下面将更详细描述的。
尽管在图1A和1B中仅示出了包括一个动子110的一个可移动机器人111，但是本领域技术人员应该理解，两个或更多个可移动机器人可以在一个或多个工作主体(例如工作主体130)的工作表面上同时工作并且，每个可移动机器人111可以包括一个或多个动子110，这将在后面的描述中变得明显。诸如动子110的动子包括一个或多个磁阵列112，每个磁阵列包括多个磁化元件，例如磁体114。
为了描述本文公开的可移动机器人和动子，定义一对坐标系可能是有用的：(1)相对于工作主体例如，图1A和1B的工作主体130)的工作主体坐标系(；以及相对于动子(例如图1A和1B的至少一个动子110) 并且随动子110相对于工作主体130和工作主体坐标系移动的动子坐标系。该描述可以使用传统的笛卡尔坐标(X，Y，Z)来描述这些坐标系，但是应当理解，可以使用其他坐标系。为了方便和简洁起见，在本说明书和相关附图中，可以示出工作主体坐标系中的X，Y和Z方向以及动子坐标系中的X，Y和Z方向，并将其描述为相互一致；即，工作主体-X方向(“Xs”)、工作主体-Y方向(“Ys”)和工作主体-Z方向(“Zs”)可以示出为分别与动子-X方向(“Xm”)、动子Y方向(“Ym”)和动子Z方向(“Zm”)一致。因此，该描述和相关附图可以用方向(例如，X，Y和/或Z)来指代工作主体和动子坐标系统中的两个或任一个中的方向。然而，从本文的描述的上下文中将理解，在各种实施例和/或环境中，一个或多个动子(例如，至少一个动子110)可相对于工作主体(例如，工作主体130)移动，使得这些工作主体和动子方向不再相互重合。在这种情况下，本公开可以采用使用术语工作主体-X、工作主体-Y和工作主体-Z的惯例来指代工作主体坐标系中的方向和/或坐标以及术语动子-X、动子-Y和动子-Z指代动子坐标系中的方向和/或坐标。在本说明书和相关附图中，符号Xm、Ym和 Zm可以分别用于指代动子-X、动子-Y和动子-Z方向，符号Xs、Ys和Zs 可以用于分别指代工作主体-X、工作主体Y和工作主体-Z方向，符号X、 Y和Z可以分别用于指代动子-X、动子-Y和动子Z和/或工作主体-X、工作主体-Y和工作主体-Z方向中的任一个或两者。在各种实施例中，在正常操作期间，动子-Z和工作主体-Z方向可大致在相同方向上(例如，在各种实施例中在±30°内；在各种实施例中在±10°内；或在各种实施例中在±2°内)。
尽管在各种实施例中，工作主体的工作表面可以基本上是平坦的和平面的，但是本领域技术人员将理解，这不是必需的，并且工作主体的工作表面(即面向一个或多个动子的工作表面)可以是弯曲表面，包括但不限于圆柱形表面或球形表面，其中适当地修改在此或其他地方公开的工作主体的控制算法和导电元件的布局。
在各种实施例中，工作主体-X和工作主体-Y方向是不平行的。在特定实施例中，工作主体-X和工作主体-Y方向通常是正交的。在各种实施例中，动子-X和动子-Y方向是不平行的。在特定实施例中，动子-X和动子-Y方向通常是正交的。在各种实施例中，工作主体-X和工作主体-Y方向与工作表面平行，并且工作主体-Z在工作表面的法线方向上。
在各种实施例中，一个或多个控制器160、一个或多个放大器170和一个或多个传感器180可以彼此电连通并且被配置为可控地相对于工作主体130在工作区域136中移动至少一个动子110。例如，一个或多个控制器160可以被配置为从一个或多个传感器180接收表示一个或多个动子110的位置的信号，基于位置使用合适的算法生成控制信号(这里也称为电流参考命令)，并且向一个或多个放大器170提供这样的控制信号。响应于从一个或多个控制器160接收控制信号，一个或多个放大器170可以被配置为在工作主体130中的导电元件中(例如导电元件迹线132和134) 驱动电流，以实现至少一个动子110相对于工作主体的移动。在各种实施例中，一个或多个放大器170和工作主体导电元件132和134的组合可以构成磁场调制器。在其他实施例中，磁场调制器可以包括放大器(例如放大器170)和导电元件(例如132和134)中的一个或两个，或者可以包括例如调制一个或多个磁场的其他装置。
在各种实施例中，工作主体130可包括一个或多个模块化工作主体区块，例如工作主体区块137。每个工作主体区块137可包括工作主体导电元件组件131，其可包括诸如工作主体导电元件132和134的多个工作主体导电元件。工作主体导电元件通常分布在一个或多个(平坦或弯曲)层中，其中法线方向在Z方向上。尽管在图1A中，工作主体导电元件132 和134是线性伸长的，在不同的Z位置分层分布，并且在工作主体Z方向上彼此重叠，但这不是必需的，并且也可以使用在此或其他地方公开的工作主体导电元件的其他合适的形状/布局，包括但不限于圆形、六边形或跑道形工作主体导电元件，可以通过在动子110上安装相应合适的磁阵列 112在工作主体130中使用它们。
在各种实施例中，一个或多个控制器160被配置为将至少一个动子 110移动到工作区域136内的期望位置(xr，yr)，其中xr是在工作主体-X 方向上至少一个动子110的期望位置并且yr是在工作主体-Y方向上动子的期望位置。除非上下文另有规定，在整个本公开中，当涉及动子的位置、动子的定位、通常在工作区域内的可移动台的移动等时，这种位置、定位、移动等应当理解为指代动子上的参考点的位置、定置、移动等。这样的参考点可以是但不限于可移动台的一个磁阵列组件的中心处的点。这样的参考点可以是动子上的其他位置。通常，期望位置(xr，yr)可以是时间t 的函数，并且可以表示动子在每个时间t应该理想地被定位到的位置。在各种实施例中，期望位置(xr，yr)可以是可以随时间变化的另一主轴(期望)位置的函数。尽管这里参考工作主体-X和工作主体-Y方向提及xr， yr，但是本领域技术人员应该理解，可以在一个或多个方向上指定期望的位置。在特定实施例中，期望位置可以在6个自由度中指定：xr，yr，zr， Rxr，Ryr，Rzr，其中zr是动子在工作主体-Z方向上的期望位置，Rxr是在动子围绕工作主体-X方向的期望旋转位置，Ryr是动子围绕工作主体-Y方向的期望旋转位置，并且Rzr是动子围绕工作主体-Z方向的期望旋转位置。
通常，在时间跨度t上的动子的期望位置(xr，yr)在工作主体工作区域中形成二维(2D)配置轨迹，并且理想地期望动子通过适当的控制装置遵循2D轨迹(如下面参照图38A和38B更详细地描述的)。为了满足自动化任务的需要，这种2D轨迹可以具有通过软件定义的可配置形状和长度，而不是像导轨那样的硬件限制。由于每个动子能够在X和Y方向上至少可控制的运动，例如，一个或多个动子可以在工作主体工作区域中可控地移动以遵循一个或多个相应的2D轨迹。
图1B示出了图1A的非限制性实施例的侧视图。如图1B所示，工作主体区块137可任选地包括以下元件中的一个或多个：
·工作主体导电元件组件131，包括多个导电元件，例如工作主体导电元件132和134，其可以用合适的电流选择性地驱动以与动子 110的磁元件相互作用以推进和/或或悬浮动子110。
·工作主体传感器组件181，包括一个或多个传感器，例如可用于计算动子110相对于一个或多个方向或工作表面的位置的一个或多个传感器180。
·工作主体控制器组件161，包括一个或多个控制器，例如可以从工作主体传感器组件181接收信号，接收表示应用要求的信息，和 /或基于合适的算法确定驱动通过工作主体130内部的指定一组导电元件的期望电流的一个或多个控制器160。在各种实施例中，一个或多个控制器160可包括多个工作主体控制器组件161。
·磁场调制器，例如工作主体放大器组件171，包括一个或多个放大器，例如可以从工作主体控制器组件161接收电流参考命令信号，以驱动电流流过工作主体导电元件组件131内部的导电元件的一个或多个放大器170。
图1B中的Z方向叠层布置应该被解释为说明性的而不是限制性的，并且可以基于应用要求来调整每个组件的Z位置。在各种实施例中，诸如工作主体区块137的工作主体区块可包括一个或多个合适的冷却装置，包括但不限于流体(例如水或空气)冷却装置、带风扇的空气冷却装置和/ 或依赖对流的被动冷却装置。在各种实施例中，一个或多个冷却装置可以附接到工作主体导电元件组件131。在各种实施例中，冷却流体通道可以安装在工作主体导电元件组件131和工作主体放大器组件171之间以从诸如工作主体区块137的工作主体区块中带走热量。在其他各种实施例中，一个或多个冷却装置可以附接到放大器组件171，或者可以夹在工作主体导电元件组件131和放大器组件171之间。本领域技术人员应该理解，合适的安装装置(未示出)可以包括在磁性移动设备150中，包括但不限于机械安装板，诸如工作主体区块137的一个或多个工作主体区块可以附接到机械安装板。
参照图1A，为了控制一个或多个动子110相对于磁性移动设备150 中的工作主体130的位置，可能需要获得动子位置反馈数据163，其可包括例如一个或多个动子110的测量特性，例如一个或多个动子110相对于工作主体130或者一些其他参考的位置、速度、加速度和/或定向。反馈数据163可以从合适的传感器、测量系统测量方法等获得，例如一个或多个传感器180。可以使用任何合适的传感器、测量系统测量方法等来确定反馈数据163。可以用于提供反馈数据163中的一些或全部的合适传感器的非限制性示例包括：激光位移干涉仪、二维光学编码器、激光三角测量传感器、电容位移传感器、涡流位移传感器、适用于干涉测量的反射表面、加速度计、霍尔效应传感器等。
在诸如图1B中所示的实施例的特定实施例中，传感器组件181可包括多个感测元件，例如一个或多个传感器180，其可沿着大致平行于工作表面(外表面具有Z作为法线方向并且更靠近一个或多个动子110)的平面以矩阵(未示出)组织。每个感测元件可以根据物理原理(包括但不限于磁性、电磁、涡流、电容、电阻、光学等)与安装在一个或多个动子110 上的图案化目标相互作用，使得每个感测元件的输出对动子在一个或多个 (线性或旋转)方向上的位置敏感。感测元件的输出可以由一个或多个控制器160直接或间接使用，以基于合适的算法确定动子位置。可以组合不同的位置感测技术以提供整体位置感测系统。在其他地方描述了各种合适的反馈传感器系统和方法，例如专利合作条约申请号PCT/CA2012/050751 和PCT/CA2014/050739。
一个或多个放大器170可以集中在一个位置，或者分布并集成到工作主体区块(例如工作主体区块137)中作为工作主体放大器组件，例如工作主体放大器组件171。一个或多个控制器160可以集中在一个位置，或者可以作为工作主体控制器组件(例如工作主体控制器组件161)分布和集成到工作主体区块中。在各种实施例中，磁性移动设备150可以包括集中式系统控制器160和多个工作主体控制器组件161。一个或多个传感器 180可以集中在一个位置，或者作为工作主体传感器组件(例如工作主体传感器组件181)分布和集成到工作主体区块中。
图1A和1B中的一个或多个动子110各自包括两个磁性主体，在所示实施例中，其包括磁性主体116I和116II，每个磁性主体包括磁阵列112 (图1A中相对于磁性主体116示出)。磁阵列112包括多个磁化元件114 (分别示为114A、114B、114C和114D)，并且每个磁化元件具有磁化方向。尽管图1A中的磁化元件114是线性伸长的，但是本领域技术人员将理解，可以在其他地方描述的任何合适的磁阵列布置，包括但不限于例如棋盘磁阵列，二维Halbach阵列，或各种一维Halbach阵列。在美国专利9202719B2中示出了动子磁阵列及其相应的工作主体导电元件设计的一些非限制性示例。
在各种实施例中，与一个或多个动子110的横向尺寸(沿X和Y方向)和/或一个或多个动子110的横向工作行程相比，磁阵列112的底表面 (在Z方向上的法线方向)和工作主体130(其中法线方向在Z方向上) 之间的工作距离可以被限制。如本文所用，例如，任何物体的“行程”或“工作行程”，例如，一个或多个动子110表示该物体的移动范围。例如，动子可能具有300mm的工作行程，这意味着它可以行进最大300mm。
具有相对可移动磁性主体的动子
在诸如图1A和1B所示的实施例的各种实施例中，诸如一个或多个动子110的一个或多个动子可以包括一个或多个磁性主体，每个磁性主体可以与一个或多个磁场(例如根据由一个或多个控制器160根据合适的控制算法产生的合适的电流命令信号，通过工作主体130的导电元件132和 134驱动的电流产生的磁场)相互作用以在这些磁性主体之间产生所需的相对运动。在各种实施例中，磁性主体之间的这种相对运动可以产生期望的致动效果。如图1A所示，诸如一个或多个动子110的一个或多个动子可包括第一磁阵列组件116I(这里也称为“第一磁性主体”)和第二磁阵列组件116II(这里也称为“第二个磁性主体”)。在所示实施例中，磁性主体是包括一个或多个磁阵列的刚体。在各种实施例中，磁性主体可以是包括一个或多个磁体的任何合适的主体。
如图1A所示，机械链接件119可以安装在磁阵列组件116I和磁阵列组件116II之间。机械链接件119可以被配置为约束在第一组一个或多个方向或自由度上的磁阵列组件116I和116II之间的相对运动，并且还可以配置为在第二组一个或多个方向或自由度上允许磁阵列组件116I和116II 之间的相对运动。在各种实施例中，第一组约束方向/自由度可包括一个或多个线性方向、一个或多个旋转方向或两者的组合。磁阵列组件116I可以被配置为响应于在所选择的工作主体导电元件迹线中驱动的电流，相对于磁阵列组件116II在允许的第二组方向/自由度上可控地移动。由于机械链接件119约束第一组方向/自由度的移动，一个或多个动子110不仅可以在至少两个平面内DOF内移动，而且磁阵列组件116I也可以在允许的第二组方向/DOF上相对于磁阵列组件116II移动。如下面将详细描述的，在各种实施例中，可以手动或自动地控制磁阵列组件116I和116II之间的这种相对运动，以便于用于促进致动器或末端执行器的运动和/或控制(包括但不限于诸如例如具有相对钳口或真空泵的夹具的工具)。
通常，在动子的磁阵列组件之间实现相对于其的这种可控的相对运动的轴或方向可以互换地称为动子上轴或活动轴。动子可包括多个磁阵列组件，因此可包括一个或多个活动轴。在各种实施例中，由于具有机械链接一个或多个磁性主体的机械链接件的磁性移动设备而存在的活动轴可在所述一个或多个磁性主体之间提供可控的相对运动和/或可控的致动力或扭矩。
图2示出了如图1A和1B所示的非限制性实施例的示意性侧视图。如图2所示，磁性移动设备(150)包括动子(110)和工作主体(130)，动子(110)包括两个或更多个磁性主体(116)，工作主体(130)包括多个导电元件(未示出)；每个磁性主体(116)包括一个或多个磁阵列 (未示出)，所述一个或多个磁阵列刚性地连接在一起作为移动体(未示出)，每个磁阵列包括一个或多个磁化元件(未示出)，每个磁化元件具有磁化；两个或更多个磁性主体包括第一磁性主体(116I)和第二磁性主体(116II)；第一磁性主体和第二磁性主体通过机械链接件(119)连接在一起，机械链接件119约束在第一组一个或多个方向/自由度上的第一和第二磁性主体之间的相对运动并在第二组一个或多个方向/自由度上允许相对运动。如图1A和1B所示，可以连接一个或多个控制器160和一个或多个放大器170以选择性地和/或可控地驱动多个导电元件中的电流，以在驱动电流和每个磁性主体之间引起磁相互作用，从而可以实现磁性主体和工作主体之间的相对运动。可以通过一个或多个控制器160在工作区域 136内的至少2个DOF中可控地移动动子，在所示实施例中，包括在X 方向上的独立可控运动和在Y方向上的独立可控运动。在各种实施例中，动子可以被配置为在任何数量的替代方向/自由度上可控地移动。
通常，机械链接件119安装在动子110上并随动子110移动。换句话说，机械链接件119相对于工作主体130(及其相关的导电元件)“浮动”。在各种实施例中，机械链接件119可以是滑动件和导轨：滑动件和导轨都安装在动子上，并且它们都相对于工作主体130移动。在各种实施例中，机械链接件119可包括一个或多个可弹性变形的部件，例如弹簧元件，用于包括但不限于在相对位置改变期间减小势能变化或在断电时保持相对位置在某些范围内的目的。在各种实施例中，滑动件可以刚性地附接到第一磁性主体，并且导轨可以刚性地附接到第二磁性主体，或者反之亦然，使得第一磁性主体和第二磁性主体被配置为与线性滚动或滑动轴承耦合在一起，以约束它们在5个自由度上的相对运动，并允许仅在单个自由度下的相对运动。为了更清楚，如本文所使用的，本领域技术人员应理解，“附接”是指在各种实施例中，“刚性附接”、“非刚性附接”、“耦合”、“可拆卸地耦合”、“连接”、“链接”或任何类似物。
如图2所示，末端执行器117可以连接在第一磁性主体116I和第二磁性主体116II之间，并且可以被配置为携载工件118。在各种实施例中，机械链接件119可以包括末端执行器117。在各种实施例中，机械链接件 119可包括任何合适的轴承，包括但不限于滑动轴承、可旋转或滚动元件轴承、弯曲轴承、机械链接件等。在各种实施例中，滑动件和导轨都可以包括一个或多个相应的保持表面，当彼此相对定位时，保持表面可以被配置为将第一和第二磁性主体机械地链接在一起。如图2所示，当通过机械链接件119机械链接时，第一磁性主体116I和第二磁性主体116II之间允许的相对运动由活动轴120表示。在各种实施例中，动子110能够相对于工作主体130进行6DOF的可控制运动而不与工作主体130进行任何机械接触。动子的6DOF可控运动可包括动子在X、Y和Z方向上的三个平移方向，以及围绕X、Y和Z方向或轴的三个旋转方向。
在一个实施例中，仅磁性主体116I和116II中的一个能够进行6-DOF 可控运动；在其他实施例中，磁性主体116I和116II都不能进行6-DOF 可控运动。在各种实施例中，包括磁性主体116I和116II的动子能够进行 6-DOF可控运动，加上磁性主体116I和116II之间的可控相对运动的一个或多个附加方向/DOF。
由于机械链接件119约束在第一组一个或多个方向/自由度上的磁性主体116I和116II之间的相对运动，通常磁性主体116I和116II可以不在所述方向/DOF上彼此独立地控制。然而，在第一组方向/DOF中的一个或多个方向上，磁性主体116I和116II可以被配置为通过计算的协调位置反馈和协调力以协调的方式可控地一起移动。
参照图3A和3B，公开了磁性移动设备的另一示例性实施例。图3A 和3B分别示出了根据本发明的特定实施例的磁性移动设备250的顶视图和侧视图：动子210包括第一磁性主体216I和第二磁性主体16II，其中第一磁性主体216I包括磁阵列212A、212B、212C和212D。第一磁性主体 216I中的每个磁阵列包括多个磁化元件，在本实施例中，磁化元件包括磁体。在图3A中，在每个磁阵列中示出了四个磁体，然而，可以使用其他数量的磁体。第二磁性主体216II可包括一个或多个磁阵列(图3A中示出一个磁阵列)，其包括一个或多个磁体(在图3的情况下为一个)。机械链接件219安装在第一磁性主体216I和第二磁性主体216II之间。在所示实施例中，机械链接件219约束在第一组5个自由度(Ym，Zm，表示围绕Xm旋转的RXm，表示围绕Zm旋转的RZm，以及表示围绕Ym旋转的RYm)中的磁性主体216I和216II之间的相对运动并允许第二组一个自由度(Xm方向)中的相对运动。在各种实施例中，机械链接件219 可包括线性滑动轴承、滚动轴承和/或弯曲轴承，用于允许磁性主体216I 和216II之间的相对运动。例如，图3中的机械链接件219可包括安装在磁性主体216I上的线性导轨，以及安装在另一磁阵列组件216II上的滑动件。在一个实施例中，线性导轨和滑动件可各自包括一个或多个相应的保持表面，其被配置为彼此抵靠定位以机械地链接第一和第二磁性主体216I 和216I；在其他实施例中，机械链接件219可以包括替代的或另外的链接件机构或主体，其可以定位在滑动件和导轨的旁边或中间以实现机械链接件，例如一个或多个可旋转的轴承。在各种实施例中，机械链接件219还可包括由板簧片和弹性铰链制成的弯曲轴承，使得磁性主体216I和216II 可在Xm方向上相对于彼此移动而没有摩擦，而在其他自由度中的相对运动受到所述弯曲轴承工作主体的约束。
在所示的实施例中，工作主体230的导电元件中的适当驱动的电流(如图3B所示)可以与第一磁性主体216I相互作用，以在磁性主体216I上产生八个独立的力：磁阵列12A的磁性主体上的Y力和Z力，磁阵列12B 的磁体上的X力和Z力，磁阵列12C的磁体上的Y力和Z力，以及磁铁阵列12D的磁体上的X力和Z力。
八个独立力的组合使得第一磁性主体216I的运动能够在悬浮模式下操作时在多达6个方向/DOF(或者在坐姿模式下操作时多达3个面内方向/DOF)中被控制。另外，第二磁性主体216II可以由工作主体130中的电流在Xm方向上独立驱动。例如，当前的驱动方法可以是：
·在磁性主体216II下面的所选择的一组Y-导电元件(即，在Y方向上伸长的导电元件)可以在磁性主体216II上的Xm方向上产生力，同时通过适当选择每个磁元件尺寸的磁化方向和磁化方向在磁阵列12A和12C上产生可忽略的耦合力；
·如果所选择的一组Y个导电元件足够远离磁阵列12D和12B(例如，如果所选择的一组Y个导电元件离磁阵列12D和12B的距离为磁阵列12D和12B的磁化空间周期的空间波长的一半)，那么流过所选择的一组Y导电元件的电流也可以在磁阵列12D和12B 上产生可忽略的力耦合；
·磁阵列12D和12B中的每一个可以与它们自己对应的有源导电元件相关。通过选择距离磁性主体216II足够远(例如磁阵列12B 和12D的磁化图案的空间周期的一半或三分之一)的所述有源导电元件之一，磁性主体216II与通过对应于磁阵列12B和12D的所述有源导电元件驱动的电流之间的相互作用力也可以忽略不计。
结果，可以独立于施加在磁性主体216I上的致动力产生Xm方向力，并且相应地，可以独立于磁性主体216I在6个方向/DOF上的可控运动来控制磁性主体216II的Xm移动。在各种实施例中，工作主体130中的感测元件(包括但不限于磁场传感器)可用于为磁性主体216I和216II提供位置信息(这里也称为“反馈”)。在进一步的实施例中，可以实现合适的控制算法，其使用相对位置信息220(图3A中所示的X7)来可控地生成用于某些应用需求的信号，例如用于控制夹持器。在图3A和3B所示的特定实施例中，当在悬浮模式下工作时，仅第一磁性主体216I能够在6 个方向/DOF上进行可控运动。动子210也可以在坐姿模式下工作，在这种情况下，仅磁性主体216I可以仅在三个面内方向/DOF上运动。
图4A和4B示出了包括动子310的磁性移动设备的另一个非限制性示例；图4B示出了动子310及其沿着图4A中的线B-B的Y形细长的有源导电元件迹线334的横截面图。尽管为了简洁起见未在图4A或4B中示出X方向细长的导电元件迹线(X迹线)，但是本领域技术人员应该理解，X迹线也可以作为工作主体主体330分布在工作主体330中。根据所示实施例，动子310包括第一磁性主体316I和第二磁性主体316II。机械链接件319安装在第一磁性主体316I和第二磁性主体316II之间，以约束第一组5个自由度(Ym，Zm，RXm，RZm，RYm)中的磁性主体316I 和316II之间的相对运动，同时在Xm方向上允许磁性主体316I和316II 之间的相对运动。在各种实施例中，机械链接件319可以是平面机械链接件(包括但不限于正交堆叠在一起的两个线性引导件，其中一个在Xm方向上定向而另一个在Ym方向上定向)，其可以被配置为约束在第一组4 自由度(Ym，RXm，RYm，RZm)中的磁性主体316I和316II之间的相对运动，同时在第二组2自由度(Xm和Zm)中允许磁性主体316I和316II 之间的相对运动。
在所示实施例中，第一磁性主体316I包括磁阵列312A、312B、312C 和312D，每个磁阵列包括多个磁体(例如但不一定是四个线性细长的磁体)。磁铁阵列12D和12B的每个磁体的详细磁化方向如图4B所示。对于本领域技术人员来说，应该理解的是，磁阵列12A和12C中的磁化段的磁化方向可以表现出与具有适当排列的磁阵列12B和12D中的磁化方向类似的图案。第二磁性主体316II包括在Ym方向上线性伸长的四个磁体，并且每个磁体具有与Ym方向正交的磁化方向，如图4B所示。磁性主体316II中的磁化元件的磁化方向可以呈现单个空间周期图案：顺时针方向，磁化方向围绕Ym轴从一个元件旋转90度到下一个元件。
如本领域技术人员所知的，第一磁性主体316I可以与在工作主体330 中流动的电流相互作用，以产生多达6个自由度中的磁性主体316I的可控运动。例如，磁阵列312D可以与其对应的有源导电元件334D中的电流相互作用以在Xm和Zm方向上产生两个可独立控制的力，磁阵列312B 可以与其对应的有源导电元件334B中的电流相互作用以产生在Xm和Zm方向上的两个可独立控制的力，并且磁阵列312A可以与其对应的X定向的有源导电元件332A(图4B中未示出)中的电流相互作用，以在Ym和 Zm方向上产生可控制的力，并且磁阵列312C可以与其相应的X定向的有源导电元件332C(图4B中未示出)中的电流相互作用，以在Ym和 Zm方向上产生可控制的力。本领域技术人员应该理解，每个磁阵列的相应的有源导电元件可以随着磁阵列的位移而改变。类似于图3A和3B中的磁性主体316I，图4A和4B中的磁性主体316I的运动能够在悬浮模式下操作时在6-DOF中控制，或者在坐姿模式下操作时在三个面内DOF中控制。
第二磁性主体316II可以与在其对应的有源导电元件迹线334II中流动的适当命令的电流相互作用，以在Zm和Xm方向上产生两个可独立控制的力；这两个可控力可以用于独立地控制在Xm和/或Zm方向上第一磁性主体316I和第二磁性主体316II之间的相对运动。磁性主体316I和316II 之间的相对运动可以通过选择性地驱动电流进入工作主体330中的导电元件来控制，并且可以独立于第一磁性主体磁性主体316I的可控运动来控制。在磁性主体316I和316II之间产生的可控制的相对运动被称为活动轴，沿着该活动轴可控制相对运动，而与动子310在动子310的6个自由度中的运动无关。本领域技术人员应该理解，本领域述人员所知的任何合适的磁阵列布局和尺寸和/或任何合适的导电元件几何形状及其相应的电流换向方法在此可以应用于构造磁性主体316I和316II。在图4A和4B中，当在悬浮模式下操作时，仅第一磁性主体316I的运动能够在6-DOF中被控制，或者当在坐姿模式下操作时，能够在三个面内DOF中被控制。
图5A和图5B示出了根据本发明的另一实施例的磁性移动设备。图 5A示出了包括第一磁性主体416I和第二磁性主体416II的动子410的顶视图。图5B是沿图5A中所示的沿B-B的横截面图。第一磁性主体416I 包括刚性连接在一起的第一磁阵列412C和第二磁阵列412D；第二磁性主体416II包括刚性连接在一起的第三磁阵列412A和第四磁阵列412B。这些磁阵列的非限制性示例是磁阵列，其包括多个线性伸长的磁化元件(区段)，诸如例如磁体，其中每个磁化元件具有与其伸长方向正交的磁化方向。图5B示出了磁阵列412D和412B中的磁化元件的磁化方向。412A 和412C中的磁化元件的磁化方向可以基本上类似于412B和412D中的磁化方向，具有适当的空间排列和修改。在所示实施例中，机械链接件419 安装在第一磁阵列组件416I和第二磁阵列组件416II之间。如图5A所示，机械链接件419包括两个直线导轨和两个滑动件：导轨419IR安装在磁性主体416I上，其中其相应的滑动件419IIS安装在(换句话说，刚性地附接到)磁性主体416II上；导轨419IIR安装在(换句话说，刚性地附接到) 磁性主体416II上，其中其相应的滑动件419IS安装在磁性主体416I上。在各种实施例中，机械链接件419可包括任何数量的相应组的导轨和滑动件，并且还可包括附加元件，例如旋转轴承。在图5A和5B所示的实施例中，机械链接件包括滑动件和导轨；滑动件可以视为链接件体。
应该注意的是，在所示的实施例中，机械链接件419的所有这些部件是浮动的，即可以相对于工作主体430移动。通过适当的调节和对准，这两个平行的引导件(统称为机械链接件419)可以约束在第一组5个自由度(Ym、Zm、RXm、RYm和RZm)中的磁性主体416I和416II之间的相对运动，并在第二组1个自由度(Xm)中允许它们之间的相对运动。允许的相对运动方向(允许的自由度)在图5A中标记为420，X7。总的来说，图5A和5B中的整个动子410可以说具有多达7个自由度：动子 410的传统的6个自由度加上磁性主体416I和416II之间的相对运动X7 (沿着活动轴)。这里，动子410的运动可以被理解为第一磁性主体416I 的运动。如前所述和/或在其他地方所述，图5A和5B中的每个磁阵列可以与在工作主体430中的相应有源导电元件迹线中流动的适当驱动的电流相互作用，使得每个磁阵列经受推动动子410移动的多达两个独立的力。例如，磁阵列12A经受的Ym方向的力Fya和Zm方向的力Fza；磁阵列 12B经受的Xm方向的力Fxb和Zm方向的力Fzb；磁阵列12C经受的Ym 方向的力Fyc和Zm方向的力Fzc；以及磁阵列12D经受的Xm方向上的力Fxd和Zm方向上的力Fzd。由于可以在动子410的磁阵列上施加多达 8个可独立控制的力，因此有足够数量的力可用于完全控制动子410在6 DOF(自由度)中的运动加上沿着活动轴420(X7)的相对运动。
在各种实施例中，力Fxd和Fxb可分别用于控制磁性主体416I的Xm 方向位移(“XmI”)和磁性主体416II的Xm方向位移(“XmII”)，这相当于独立控制Xm方向位移(XmI+XmII)/2和动子重心的活动轴位移X7 (XmII-XmI)。类似地，力Fya和Fyc可用于控制Ym方向移动和围绕Z 的旋转移动，并且力Fza、Fzb、Fzc、Fzd可用于控制Zm方向移动和围绕 Xm和Ym的旋转移动。结果，可以在七个方向/DOF上可控地移动动子 410。在与第一组DOF相关的方向上，磁性主体416I和416II之间的相对运动受到机械链接件419的约束，因此必须在这些方向上以协调的方式控制动子410的移动。
例如，416I和416II之间的相对运动可以在Ym方向上受到约束，因此应该以协调的方式控制动子410的Ym方向移动，例如通过：(1)计算Ym方向协调反馈(例如磁阵列12A的Ym方向位置和磁阵列12C的 Ym方向位置的平均值)；(2)使用Ym方向协调反馈和反馈控制算法来计算要施加在第一磁性主体416I和第二磁性主体416II中的每一个上的 Ym方向协调力；(3)使用协调力/转矩和换向算法来计算电流命令并将这些命令发送到放大器，其将电流驱动到工作主体的一些导电元件中。以这种方式，尽管磁性主体416I和416II之间的Ym方向相对运动受到约束，但是动子410作为整体仍然能够在Ym方向上进行可控制的运动。
在另一个示例中，416I和416II之间的相对运动可以在Ym方向上受到约束，因此应该以协调的方式控制滑动件419IIR(或机械链接件419的任何其他部分)在Zm方向上围绕旋转轴的旋转运动，例如通过：(1) 根据磁阵列412C和412A的Ym位置之差除以磁阵列412C和412A的Xm 方向距离，计算围绕Zm的协调旋转反馈；(2)利用协调反馈和适当的反馈控制算法，计算相反地施加到磁阵列412A和412C上Ym方向上的一个或多个协调力；(3)使用协调力/转矩和换向算法来计算电流命令并将这些命令发送到放大器，其将电流驱动到工作主体的一些导电元件中。
对于图5A和5B中的特定实施例，可以由工作主体430的导电元件中的可控电流产生的多达四个独立可控制的力来控制每个磁性主体416I 和416II的移动。在各种实施例中，动子中的第一磁性主体416I和第二磁性主体416II中的每个可以经受多达六个独立的可控制力，并且可以通过驱动适当的换向电流通过工作主体430中的所选择的导电元件来控制磁性主体416I和416II之间的相对运动。在图5A和5B的特定实施例中，尽管仅磁性主体416I和416II都不能进行6-DOF可控运动，但是动子410(即磁性主体416I和416II与机械链接件419的组合)是被配置为可控地在6 个方向/DOF中移动，并且磁性主体416I和416II被配置为在悬浮模式下操作时，可控制在1-方向/自由度(沿活动轴X7)上相对运动。此外，动子410能够在三个面内方向/DOF上进行可控制的运动，并且磁性主体416I 和416II能够在坐姿模式下在1-方向/DOF(沿活动轴X7)上进行可控的相对运动。
在图5A所示的实施例中，第一和第三磁阵列(412C和412A)在Y 方向上重叠；第二和第四磁阵列(412D和412B)在X方向上重叠。第一和第二磁性主体在第一伸长方向(X方向)和第二伸长方向(Y方向)上重叠的构造可以使得动子非常紧凑以明显减小机器占地面积。同时，附接的机械链接件可允许第一和第二磁性主体之间的相对运动。
图5C示出了机械链接件519的替代实施例的又一个非限制性示例，其余细节(例如，磁性主体和磁阵列)基本上类似于参照图5A和5B所描述的那些。在图5C中，机械链接件519仅包括一个导轨和一个滑动件，这可以节省成本和重量并且还可以简化它们的安装/对准。滑动件和导轨以类似于上述滑动件和导轨的方式操作。在所示的实施例中，滑动件519I安装在(换句话说，刚性地附接到)磁性主体516I上，并且导轨519II固定有(换句话说，刚性地附接到)磁性主体516II。在所示的实施例中，滑动件519I和导轨519II都是浮动的并且可以相对于工作主体移动，例如图5B中的工作主体430。尽管在所示实施例中导轨519II在X方向上定向，但是在其他实施例中，导轨可以在Y方向上或在与Z方向垂直的另一个方向上定向，以用于例如但不限于减小导轨519II上的弯矩。应当注意，当导轨519II和滑动件519I耦合在一起时，它们之间的相对运动相对于五个方向/自由度受到约束，并且它们可以相对于一个方向/自由度相对于彼此移动。
参照图5D、5E和5F，公开了磁性移动设备的另一个实施例。动子 520包括第一磁性主体526I和第二磁性主体526II。机械链接件529包括附接到第一磁性主体526I的第一轴承元件529I和附接到第二磁性主体526II的第二轴承元件529II。在所示实施例中，第一轴承元件529I是滑动件，第二轴承元件529II是线性导轨。在各种实施例中，第一和第二轴承元件可包括任何其他类型的机械轴承机构，例如旋转或弯曲轴承。在所示实施例中，机械链接件429连接在磁性主体526I和526II之间，使得机械链接件529约束在5个方向/自由度(Y、Z、Rx、Ry和Rz)上的磁性主体526I和526II之间的相对运动并允许磁性主体526I和526II之间在一个自由度(X方向)上的相对运动。
参照图5E，公开了磁性主体526I和526II内的磁阵列的示例性详细布局。在所示实施例中，第一磁性主体526I包括第一磁阵列512B和第二磁阵列512A。磁阵列512A包括在Y方向上线性伸长的多个磁化段14(例如磁体)，每个段具有垂直于Y方向的磁化方向。在一个非限制性实施例中，磁化元件14可以具有如图5B中的磁阵列412B所示的磁化方向，具有合适的排列。类似地，磁阵列512B包括在X方向上线性伸长的多个磁化段，每个段具有垂直于X方向的磁化方向。在图5E所示的实施例中，每个磁阵列包括八个磁化元件。在各种实施例中，可以使用任何合适数量的磁化元件，例如4或12。第二磁性主体526II包括第三磁阵列512C和第四磁阵列512D。512C和512D分别基本上类似于磁阵列512B和512A。
参照图5F，示出了根据示例性实施例的工作主体540的内部视图，其中工作主体540包括独立驱动的导电元件迹线532和534，其方向分别在工作主体X方向上和工作主体Y方向上定向。为清楚起见，图F5中示出了工作主体导电元件，图5E中示出了动子520的磁阵列；对于本领域技术人员来说，应该理解，在操作中，图5E中的动子520的磁阵列将与图5F中的导电元件迹线532和534重叠。此外，在图5F中仅示出了有源导电元件迹线(即，用非零电流驱动的导电元件)；在各种实施例中，工作主体可以包括根据任何合适的布局在X方向上伸长的其他导电元件532 和在Y方向上伸长的其他导电元件534，以便当动子520在XY工作主体平面中行进时允许更大的工作区域。此外，每个磁阵列的有源导电元件也可以根据动子520移动时的位置相应地改变。
在操作中，根据如本领域技术人员所知的合适的控制算法将合适的电流驱动到合适的导电元件中，磁阵列512A与其对应的Y定向的工作主体导电元件(图5F中的534A)中的电流相互作用，使得两个独立可控制的力FAx和FAz分别在X(横向)和Z(垂直)方向施加到磁阵列512A上。类似地，根据如本领域技术人员所知的合适的控制算法将合适的电流驱动到合适的导电元件中，磁阵列512B与其相应的X定向的工作主体导电元件(图5F中的532B)中的电流相互作用，使得两个独立可控的力FBy和 FBz分别在Y(横向)和Z(垂直)方向施加到磁阵列512B上。根据如本领域技术人员所知的合适的控制算法将合适的电流驱动到合适的导电元件中，磁阵列512C与其相应的X定向的工作主体导电元件(图500C 中的32C)中的电流相互作用，使得两个独立可控的力FCy和FCz分别在 Y(横向)和Z(垂直)方向施加到磁阵列512C上。根据如本领域技术人员所知的控制算法将合适的电流驱动到合适的导电元件中，磁阵列512D 与其相应的Y定向的工作主体导电元件(图5F中的导电元件534D)中的电流相互作用，使得两个独立可控的力FDx和FDz分别在X(横向)和Z (垂直)方向施加到磁阵列512D上。
在各种实施例中，通过合适的反馈测量和控制算法，所产生的八个可独立控制的力(FAx，FAz，FBy，FBz，FCy，FCz，FDx，FDz)可用于控制动子520在6个方向/DOF上的运动，以及控制在X方向上磁性主体 526I和526II之间的相对运动。FBy+FCy力可用于控制动子520的Y方向运动，并且FBy-FCy力可用于控制动子520围绕Z轴的旋转运动Rz。力FAz、FBz、FCz、FDz可用于控制Z方向上的运动，以及围绕X轴的旋转和围绕Y轴的旋转。力FAx可用于控制磁性主体526I在X方向上的运动，力FDx可用于控制磁性主体526II在Y方向上的运动。
在所示实施例中，当一对“夹紧”力施加在磁性主体526I和526II上时，例如在正X方向上在磁性主体526I上施加Fc，在负X方向上在磁性主体 526II上施加相等幅度力Fc，因此，由于两个Y形细长磁阵列512A和512D 在X方向上对齐，夹紧力对是共线的，因此在动子520上可能没有净扭矩。特别地，第二和第四磁阵列(512A和512D)在X方向上重叠，其重叠宽度与磁阵列512A和512D的Y方向尺寸相同。在各种实施例中，Y方向重叠宽度可以大于512A和512D的Y方向尺寸的85％，这可以使围绕Z 轴的引起的扭矩最小化。相反，参照图5A，磁阵列412D上的夹紧力不能与磁阵列412B在X方向上的夹紧力共线；结果，当在磁阵列412B和412D 之间需要夹紧力时，可以通过磁阵列412B和412D在Z轴周围产生净旋转扭矩。为了平衡这种净旋转扭矩并保持动子410在Rz方向上的位置控制，可能需要在磁阵列412A和412C上产生相等的扭矩，这可能导致比图5D-5F公开的实施例更高的能量消耗。
应当注意，尽管可以在6个方向/DOF中控制动子520的运动，并且可以控制磁性主体526I和526II之间的相对运动，但是在各种实施例中，可能不希望控制6个方向上的运动。在某些应用中，除了磁性主体526I 和526II之间的相对运动之外，控制动子520在三个方向/DOF(例如，X、 Y和Rz)上的运动可能是有利的。在这样的实施例中，可能希望用具有沿 Z方向的法线方向的工作主体的表面支撑的附加滚动或滑动轴承元件来支撑动子520。
参照图6A和6B，根据另一个实施例，可以产生或控制第一和第二磁性主体616I和616II之间沿着活动轴X7的相对运动。例如，这种相对线性运动在许多自动化应用中可能是有用的。图6A和图6B示出了实施例的非限制性示例的顶视图和侧视图，该实施例被配置为将磁性主体616I 和616II之间沿着活动轴X7的线性相对运动转换成围绕平行于Zm轴的旋转轴的至少一个可旋转体617的旋转运动。在各种实施例中，可旋转体617 可包括齿轮组件、铰链组件或任何其他合适的可旋转组件。在各种实施例中，机械链接件619包括至少一个可旋转体617。在其他实施例中，至少一个可旋转体617可独立于机械链接件619操作。
如图6A所示，磁性主体616I和616II用机械链接件619引导，以使用合适的轴承解决方案619实现沿着活动轴X7的独立可控的相对运动。在所示实施例中，至少一个可旋转体617包括固定在第一磁性主体16I上的齿条617-I以及可操作以围绕轴621旋转的小齿轮617-II。在所示实施例中，轴621是固定在磁性主体616II上的Zm轴。在各种实施例中，轴621可以设置在动子上的其他位置。在所示实施例中，沿着活动轴X7的磁性主体616II和616I之间的线性相对运动将通过齿条齿轮机构转换成围绕轴621(与磁性主体616II固定)的小齿轮617-II的旋转运动。在所示实施例中，末端执行器617-E同轴地安装在小齿轮617-II上并且被配置为围绕轴621旋转，并且可以用于任何合适的目的，例如用于延伸运动范围的目的。在各种实施例中，任何其他合适的工具、机构、组件、部件或主体可以附接到小齿轮617-II，以便实现任何其他目的。尽管图6B示出了端部致动器17-E和磁性主体617II和616II的布置的非限制性示例，其位于Xm-Ym平面中的不同位置，但是其他布置也是可能的。对于本领域技术人员显而易见的是，由沿着活动轴线X7的线性运动导致的围绕轴621 的旋转运动可以明显大于动子610的任何刚体旋转运动。
更一般地，可旋转体617可以被认为是可操作以将线性运动转换为旋转运动的转换机构。在各种实施例中，任何其他合适的转换机构可以安装在第一和第二磁性主体616I和磁性主体616II之间。这种转换机构可以将磁性主体616I和616II之间的一种或多种类型的相对运动转换成任何其他合适的工具、机构、组件、部件或主体的一种或多种不同类型的延伸运动。这种附接工具、机构、组件、部件或主体的伸展运动范围可以明显大于磁性主体616I和616II在所述延伸运动方向上的运动范围。对于图6A和6B 中的特定实施例，转换机构包括可旋转体617，其包括齿条617-I和小齿轮617-II，其将Xm方向相对运动中的相对线性运动(沿着活动轴X7)转换成末端执行器17-E围绕Z轴的延伸旋转运动，其可以具有比在围绕Z 轴的旋转运动方向上的每个磁性主体616I和616II的运动行程显著更大的运动行程。
图7A示出了利用动子710的两个磁性主体716I和16II之间沿着活动轴X7磁性主体的相对运动的另一个非限制性实施例：动子710包括第一磁性主体716I和第二磁性主体716II，以及机械链接件719，其安装在第一磁性主体716I和第二磁性主体716II间以约束第一组一个或多个DOF (Ym，Zm，RXm，RYm，RZm)相对运动并允许第二组一个或多个DOF (Xm)相对运动。尽管在图7A中未示出相应工作主体(诸如用于动子 710的工作主体)和磁性主体的细节，但是本领域技术人员将理解，这些细节可以以合适的方式设计，类似于先前在本文件或现有技术中已经描述过的内容。在图7A中，包括相对钳口的工具717的两端分别附接到磁性主体716I和716II，使得Xm方向相对线性运动可以转换成相对钳口的打开、夹紧和闭合操作。在一个实施例中，工具717可包括钳子状末端执行器。在其他实施例中，可以使用具有一个或多个相对的钳口的任何合适的工具。在各种实施例中，弹性可变形部件721B可以可选地用于在某些情况(诸如例如电源故障)下将工具717保持在打开(或者可选地闭合)位置。可弹性变形的部件721B可以是任何合适的部件，例如弹簧、弯曲部件或其他可弹性变形的部件。
图7B示出了利用动子810的两个磁性主体816I和816II之间的相对线性运动(沿着活动轴X7)的另一个非限制性实施例。在所示实施例中，图7B中的大部分细节基本上类似于图7A中的实施例，除了图7B中的工具817是包括两个(刚性或弹性)指状物(换句话说，尖齿)的夹持器，每个指状物包括一组可相对的钳口中的一个。第一指状物817I安装在第一磁性主体816I上并且第二指状物817II安装在第二磁性主体816II上。根据所示实施例，磁性主体816I和816II之间沿着活动轴X7在Xm方向上的相对运动可以导致第一和第二指状物817I和817II之间的运动，其可以转换成夹持器817的一个或多个打开、夹持、释放、关闭或其他这种操作。在各种实施例中，夹持器817可以在间隙控制模式下(即，可以通过适当的反馈来控制在817I和817II之间的开口间隙，以遵循基于应用要求的参考命令)、在力控制模式下(即可通过遵循基于应用要求的参考命令保持夹持力)、在混合模式下(通过在力控制模式和间隙控制模式之间不时切换)，或者在任何其他合适的操作模式下操作。当一个或多个指状物(或尖齿)817由弹性或弹性可变形材料制成时，控制第一和第二磁性主体之间的相对运动可有助于控制施加在由指状物817I和817II夹持的工件(未示出)上的夹持力。在各种实施例中，改变第一和第二磁性主体之间的相对位置可以成比例地改变施加在被夹持工件上的夹持力。应该注意的是，图7B中的链接件组件可以包括可弹性变形的部件，其方式类似于在图7A 的实施例中安装的721B，以获得两个指状物817I和817II之间的夹持力。
图7C示出了利用动子910的两个磁性主体916I和916II之间的相对运动的另一个非限制性实施例。图7C中的系统包括动子910和工作主体 930。在各种实施例中，工作主体可包括一个工作主体。动子910包括第一磁性主体16I和第二磁性主体16II。磁性主体包含合适的磁化元件，例如磁体，其可以与驱动到工作主体930中的合适导电元件中的合适电流相互作用，使得可以在至少2个自由度(例如，X和Y方向)上可控地移动动子910，而第一磁性主体16I和第二磁性主体16II可以在至少一个自由度上可控地相对于彼此移动(包括但不限于在X方向上第一磁性主体 916I和第二磁性主体916II之间的线性移动)。先前已经讨论了合适的磁性主体和合适的工作主体导电元件布局和待驱动到工作主体导电元件中的合适电流的示例，并且其可以应用于所示实施例。
在各种实施例中，除了磁性主体916I和916II之间的相对运动的至少一个自由度之外，动子910相对于其刚体移动可以实现高达6个自由度。在各种实施例中，机械链接件(未示出)可以配置为安装在磁性主体916I 和916II之间，磁性主体916I和916II被配置为引导它们在X方向上的相对运动。
参照图7C，致动器组件917安装在第一磁性主体916I上。在所示实施例中，致动器组件包括可弹性变形的腔室917C，例如真空杯，以及第一致动器917AI。第一激活器917AII安装在第二磁性主体916II上，并且可用于在第一和第二磁性主体916II和916I之间的相对运动时致动第一致动器917AI。在各种实施例中，可弹性变形的腔室可类似于“拇指泵”；通过致动第一致动器917AI，当可弹性变形室被推靠在工作表面(例如工作主体930的工作表面926)上时，可在可弹性变形的腔室内产生真空。磁性主体916I和916II之间的可控线性相对运动可用于激活真空。例如，可以操作图7C中的整个动子910以推靠工作表面926；当磁性主体916II被命令在X方向上相对于磁性主体916I移动时，磁性主体916I可以可控地保持静止，使得第一激活器917AII(包括但不限于表面)与第一致动器接触917AI用于致动第一致动器917AI。
在各种实施例中，致动器组件917可包括安装在第一磁性主体916I 上的第二致动器917BI和在第二磁性主体916II上的相应的第二激活器 917BII。例如，第二致动器917AI可操作以释放在可弹性变形的腔室917C 中建立的真空；即，当第二激活器917BII响应于磁性主体916I和916II 之间在Z方向上的可控相对运动而推靠第二致动器917BI时，可以使可弹性变形的腔室917C从工作表面释放并暴露于大气。在各种实施例中，这种用于真空产生的装置可以用于紧急着陆环境中：例如，当动子910在垂直方向上操作时(例如，当重力在Y方向上时)，动子上可致动的真空系统例如可以帮助将动子910保持在工作主体930上以承受电源故障的情况；当动力恢复时，通过释放在可弹性变形的腔室内产生的真空，动子910可以从工作表面926释放。在另一个示例性实施例中，可弹性变形的腔室可以在Z方向上向上打开而不是在-Z方向上朝向工作主体向下打开。在这样的实施例中，当所述部件、工具或其他主体落在面向上的可弹性变形的腔室上时，响应于X方向上的线性运动而产生的任何真空可用于保持部件、工具或其他主体。诸如第二致动器917BI的第二致动器可以被配置为释放在该实施例中在可弹性变形的腔室内产生的任何真空，从而也释放该部件或其他主体。
参照图8A，示出了根据另一实施例的磁性移动设备1050。磁性移动设备1050包括动子1010和工作主体1030。工作主体1030包括多个合适的导电元件，其可以传导电流以产生磁场，然后磁场可以与动子1010上的磁阵列相互作用以产生致动力和/或扭矩以使动子1010在至少两个自由度(例如，在X和Y方向上)中可控地移动。这种可控制的运动可以以与上面已经描述的方式类似的方式实现。在各种实施例中，可以在没有任何机械接触的情况下将动子1010悬浮在工作主体1030附近。在各种实施例中，动子1010能够可控地在至少6个自由度中移动。
在所示实施例中，动子1010包括第一磁性主体1016I和第二磁性主体1016II，每个磁性主体包括一个或多个磁阵列，其可以与在工作主体 1030的导电元件迹线中流动的电流相互作用以产生将施加于磁阵列的力和/或扭矩。机械链接件1019将第一和第二磁性主体1016I和1016II连接在一起以约束在第一组一个或多个方向/DOF(在当前实施例中，Ym，RXm 和RYm方向)中的第一和第二磁性主体1016I和1016II之间的相对运动并且允许第一和第二磁性主体1016I和1016II之间在第二组一个或多个方向/DOF(在所示实施例中，Xm，Zm和RYm方向)中的相对运动。根据当前实施例的机械链接件1019包括基本沿Zs方向延伸的多个铰链(1092A 至1092F)和多个连接器(1091A至1091C)。通常，连接两个连接器的铰链允许所述连接器之间在仅围绕铰链轴的单个旋转自由度中的相关运动；即，如果第一连接器固定为静止，则通过铰链连接到第一连接器的另一连接器可仅在单个自由度中移动。
通常，除非另有说明，本文考虑的任何铰链可以以本领域已知的任何数量的方式实施，例如单片弯曲轴承或复合弯曲轴承，例如图8B中所示，或者通过滚动元件/滑动轴承或旋转关节或本领域已知的任何其他类型的铰链。在各种实施例中，圆柱形接头可用于代替图8B中所示的铰链。
参照图8A，链接件体1017(例如，部件携载器)经由铰链1092A、 1092C和1092E连接到三个连接器(1091A到1091C)。在这样的布置中，通过将磁性主体1016I和1016II之间在Xm方向上的相对运动转换成链接件体1017在Z方向上的运动，与磁性主体1016I或1016II的可控制运动范围相比，链接件体1017可以实现在Z方向上明显更高的运动范围。
在所示实施例中，机械链接件1019包括“四杆链接件”(磁性主体1016I、连接器1091A、连接器1091B和链接件体1017)与“单链接件”(磁性主体 1016II、连接器1091C、链接件体1017)的组合；在这种布置中，四杆链接件连接到第一磁性主体1016I；单链接件的一端通过诸如旋转接头的铰链附接到第二磁性主体1016II，并且在第二端通过诸如旋转接头的铰链附接到链接件体1017。在该示例性实施例中，机械链接件1019本身包括转换机构，该转换机构将磁性主体1016I和1016II之间在Xm方向上的相对运动转换成链接件体1017的Z方向运动。在各种实施例中，1017的Z运动行程可以明显大于磁性主体1016I和1016II的Z运动行程。应当注意，当在Xm方向上以相同的位移驱动第一和第二磁性主体(1016I和1016II)时，链接件体1017也将在Xm方向上以相同的位移被驱动。为了沿Xm 方向驱动链接件体，第一和第二磁性主体中的每一个可以使用在Xm方向上的力驱动。
磁性主体1016I和1016II中的每一个可包括多个磁阵列。在各种实施例中，磁性主体1016I和1016II中的每一个可包括以大致如图8C所示的图案的四个磁阵列1012A、1012B、1012C和1012D；结果，每个磁性主体1016I和1016II可以具有可控移动的8个方向/DOF，即工作主体1030 能够在每个磁性主体1016I和1016II上产生多达8个独立的力。通过使用合适的位置反馈方法，每个磁性主体1016I和1016II自己可以在悬浮模式下能够进行6-DOF可控运动，并且在坐姿模式下能够进行三个平面内可控运动。然而，由于机械链接件1019施加的约束，在各种实施例中，1016I 的一些可控运动和1016II的一些可控运动可能无法独立地实现，并且整个动子1010可能不能进行12个独立方向/DOF中的可控运动。当机械链接件1019约束在三个方向/DOF(例如，Ym、Rzm和Rxm方向)上的磁性主体1016I和1016II之间的相对运动时，磁性主体16I的Ym/Rzm/Rxm运动不能独立于磁性主体1016II的Ym/Rzm/Rxm运动进行控制。换句话说，需要协调对两个磁性主体1016I和1016II的Ym/Rzm/Rxm运动的控制。例如，为了控制链接件体的Ym运动，可以基于磁性主体1016I的Ym位置和磁性主体1016II的Ym位置(例如，通过计算1016I的Ym位置和1016II 的Ym位置的平均值)计算描述链接件体在Ym方向上的位置的位置反馈 (即链接件体的“Ym方向协调位置反馈”)。在各种实施例中，Ym方向协调反馈可以是第一和第二磁性主体的Ym位置的加权和，并且加权因子可以由机械链接件中的链接件杆的几何长度确定。基于该Ym方向协调位置反馈信号，例如参照图1A和1B描述的控制器可以使用合适的算法来计算在Ym方向上施加到磁性主体1016I和1016II的所需协调力，然后相应地向放大器(例如参照图1A和1B描述的放大器)产生合适的电流命令信号，以便将相应的电流驱动到工作主体1030中的所选导电元件中。在每个磁性主体上施加力的一个方式可以是以在Ym方向上计算的协调力的一半驱动第一和第二磁性主体中的每一个，使得第一和第二磁性主体都经受在Ym方向上的上面计算的一些所需的协调力。
可以通过适当的修改以类似的方式实现对Rzm和Rxm和Rym方向上的运动的控制。为了独立于Xm、Ym和Zm方向上的平移运动，控制链接件体在Zm方向上围绕旋转轴的旋转运动，可以通过第一和第二磁性主体的围绕Zm的旋转位置的平均值，或者通过使用第一和第二磁性主体的Ym 方向运动的差除以第一和第二磁性主体之间的Xm方向间隔计算协调反馈(链接件体围绕Zm轴的旋转运动)。基于所计算的协调反馈，可以由控制器(例如本文考虑的任何控制器)基于合适的反馈控制算法来计算协调力。因此，适当计算的电流命令被发送到磁场调制器，以在工作主体的所选导电元件中驱动适当的电流，以产生计算的协调力，以在Ym方向上相对地施加在第一和第二磁性主体上。
为了独立于Xm、Ym和Zm方向的平移运动以及围绕Zm方向的旋转运动，控制链接件体围绕Xm方向的旋转运动，协调反馈(链接件体围绕 Xm轴的旋转运动)可以通过平均围绕Xm轴的第一和第二磁性主体的旋转位置来计算，或者更一般地，通过围绕Xm轴的第一和第二磁性主体的旋转位置的加权和来计算。基于计算的协调反馈，可以使用合适的反馈控制算法计算围绕Xm方向的协调转矩。通过适当计算的发送到磁场调制器的电流命令，计算的协调转矩可以同时围绕Xm方向施加在第一和第二磁性主体上。
为了独立于Xm、Ym和Zm方向的平移移动以及围绕Zm和Xm方向的旋转运动，控制链接件体围绕Ym方向的旋转运动，协调反馈(链接件体围绕Ym轴的旋转运动)可以通过第一和第二磁性主体在Zm方向上的位置的差除以第一和第二磁性主体在Xm方向上的间隔，或者通过使用第一磁性主体围绕Ym的旋转位置来计算。基于上述计算的协调反馈，可以使用合适的反馈控制算法计算围绕Ym方向的协调力。计算的协调力可以同时围绕Zm方向但是相反地施加在第一和第二磁性主体上，通过适当计算的电流命令发送到磁场调制器。
在各种实施例中，机械链接件1019可允许磁性主体1016I和1016II 之间的相对运动在第二组方向/DOF(Zm，Xm，Rym)中的3个中被控制；因此，磁性主体1016I的Zm/Xm/Rym运动可以独立于磁性主体1016II的 Zm/Xm/Rym运动控制，并且1016II的Zm/Xm/Rym运动可以独立于磁性主体1016I的Zm/Xm/Rym运动控制。结果，可以独立地控制磁性主体1016I 和1016II之间的相对运动(在Xm、Zm和RYm方向上)。
图8D示出了利用类似于图8A-8C所示的磁性移动设备1150的非限制性实施例，其能够在Z方向上延伸运动。磁性移动设备1150包括链接件体1117(例如工件保持器)，其在所示实施例中被配置为携载工件1193。机器人装置1111可将工件1193定位在具有相对的表面一对构件1194A和 1194B之间，并且被配置为在Z方向上上下移动(例如，冲压工具)以进行高力冲压操作，然后将工件1193带走。在所示实施例中，在工作主体 1130的XY平面中存在空间以容纳底部构件1194A(例如，其可包括支撑柱)。在各种实施例中，由于重复的高强度力可能破坏或以其他方式阻碍工作主体1130内的导电元件的操作，所以空间的尺寸可以设定成使得由冲压过程产生的力不能传递到工作主体1130。机器人装置1111可以被配置为使用其在6个方向/DOF上移动的能力在X和Y方向上携载工件1193，以及通过响应于磁性主体1116I和1116II之间的相对运动在Xm方向上可控地移动保持工件1193的链接件体1117在Z方向上使工件1193下降或提升。
图8E示出了磁性移动设备1250的另一个非限制性实施例，其包括链接件体1217并利用能够进行延伸Z运动的机器人装置1211。在所示实施例中，保持体1295可以可选地安装在链接件体1217上。通常，保持体1295 可以是被配置为保持一个或多个物体的任何主体或结构；在所示实施例中，保持体1295包括配置为容纳一个或多个小瓶的小瓶保持器。在其他实施例中，保持体1295可以被配置为保持任何其他类型的物体。
在所示实施例中，机器人装置1211被配置为通过在小瓶的填充过程期间沿至少2个方向/DOF移动来在X和Y方向上定位具有一个或多个静止液体填充线的一个或多个小瓶。在各种实施例中，通过机器人装置1211 可以逐渐降低小瓶，因为液体填充以通过响应于控制磁性主体1216I和 1216II之间在Xm方向上的相对运动使链接件体1217在Z方向上移动而保持填充线底部开口和所述小瓶内的液体顶面之间几乎恒定的距离。在该实施例中，填充线可以在整个过程中保持静止。利用机器人装置1211的长冲程3D(X，Y和Z)定位能力，可以将液体逐个地填充到小瓶中，或者可选地，当链接件体1217被保持静止时，可以同时填充小瓶。
图8F示出了磁性移动设备1350的另一个非限制性实施例，其包括能够在Z方向上延伸运动的链接件体1317。机器人装置1311包括动子1310，动子1310包括两个磁性主体1316I和1316II，其能够与流过工作主体1330 内的导电元件的电流相互作用，如前所述，以控制动子1310在6个方向/ DOF上的运动以及控制在一个或多个方向上磁性主体1316I和1316II之间的相对运动。包括链接件体1317、连接器1391A、1391B、1391C、1391D 和将它们连接在一起的铰链(例如铰链接头或圆柱形接头)的机械链接件 1319约束了第一组4个方向/DOF(Ym，RXm，RYm，RZm)上磁性主体 1316I和1316II之间的相对运动并且允许在第二组2个方向/DOF(Xm， Zm)上磁性主体1316I和1316II之间的相对运动。图8F和8E所示的实施例之间的区别在于，在图8F所示的实施例中存在额外的第四连接器 1391D，其进一步约束了在RYm方向上磁性主体1316I和1316II之间的相对运动。链接件体1317可以被配置为携载部件1393，部件1393可以定位在被配置为在部件上工作的工具下方，诸如例如3D打印头(或喷嘴) 1394A，其可以保持静止或者与附加的致动器(未示出)一起操作。例如，机器人装置1311可以被配置为使用相对长的行程在多达3个线性方向 /DOF(X，Y，Z)上定位部件以用于3D打印操作。Z方向上的这种长行程可以明显大于工作主体1330的工作表面与磁性主体16I和16II的底表面之间在Z方向上的间隙距离，其中Z方向可以是工作面的法向。Z方向上的这种长行程可以是几厘米或更大。以这种方式，3D打印操作可以以可能清洁的方式实施，而没有任何润滑剂，这在传统轴承中通常是必需的。此外，所有所需的移动可能能够由这种机器人装置提供而没有任何机械摩擦或接触，这在用于在无菌环境中生产活体器官的3D生物打印中是非常期望的。在各种实施例中，可以实现诸如打印头1394B的多个工具，并且机器人设备1311可以被配置为携载不同的打印头中的部件1393以用于不同的目的(例如，使用不同的材料打印)。通常在生物打印中，需要不同的细胞来产生功能性器官；在具有多个平行工作打印头的情况下，每个头可以配置为存放一种或多种专用材料。多头也可以用于管道印刷过程，这可以提高生产率。
在各种实施例中，可弹性变形的部件1321A和1321B可以可选地安装成将一个或多个连接器链接到链接件主体1317，以便在链接件体1317 在Z方向上的运动期间平衡重力引起的势能变化。例如，可弹性变形的部件1321A和1321B可以是弹簧。当携载板在-Z方向上移动并且重力在-Z 方向上时，重力感应势能将减小，并且存储在可弹性变形的部件1321A和1321B中的一个或两个中的势能可能增加，并且因此可以减小整个系统势能变化，这有助于减少施加在磁性主体1316I和1316II上所需的X方向横向力，这可以帮助减少功耗。用于安装可弹性变形的部件的其他目的可以是在断电期间保持磁性移动设备1350的部件之间的某些相对位置。适当的可弹性变形的部件的非限制性示例包括例如线性弹簧和旋转弹簧。
图8G示出了能够在Z方向上延伸运动的机器人装置1411的非限制性实施例。机器人装置1411(包括动子1410)可以设计成与参照图8A至 8F描述的机器人装置基本类似。机器人装置1411可以携载诸如小瓶保持器1495的保持体，其可以被配置为携载一个或多个小瓶1493。在小瓶填充过程期间，例如出于经济和/或医学原因精确控制填充量可能是重要的。这样，所示实施例包括称重站1494A，其包括承载叉1494B，其配置为使得可以精确地称重装载到承载叉1494B上的任何部件。机器人装置1411 可以使用如关于先前实施例所述的磁性主体1416I和1416II之间的相对运动以及小瓶保持器1495的相应合成垂直运动，通过以下过程携载一个或多个小瓶1493：a)在Z方向上抬起小瓶并且在+Y方向上朝向承载叉1494B 移动而不接触承载叉1494B；b)降低小瓶保持器1495以将小瓶1493(和小瓶保持器1495)降低到支承叉1494B上，以便进一步脱离小瓶以进行称重操作；c)再次在+Z方向上抬起小瓶1493，使小瓶1493远离承载叉 1494B，然后在-Y方向上移动，远离承载叉1494B，以进行后续操作过程 (例如，如果它们没有充分填充，则再次填充小瓶，或者用于封盖操作)。
图8H和图8I一起示出了磁性移动设备的非限制性示例性实施例。所示实施例包括机器人装置1511，其基本上类似于图8A中的机器人装置1011。然而，在所示实施例中，图8H/8I中的机器人装置1511的铰链包括圆柱形接头而不是铰链接头。尽管图8H和图8I中未示出工作主体以便不模糊实施例的呈现，但是本领域技术人员应该理解，图8H和8I中的磁性移动设备可以进一步包括一个或多个工作主体以及关于本文公开的任何先前实施例描述的任何组件，例如关于图8A描述的任何组件。机器人装置1511包括动子1510。动子1510包括两个磁性主体：第一磁性主体1516I 和第二磁性主体1516II。磁性主体1516I和1516II中的每一个包括一个或多个磁阵列，其可以与在工作主体的导电元件迹线中流动的电流相互作用以产生力和/或扭矩。机械链接件1519将磁性主体1516I和1516II连接在一起以约束在第一组一个或多个方向/DOF(Ym，RXm，RZm)上其间的相对运动，以允许在第二组一个或多个DOF(Xm，Zm，RYm)上其间的相对运动。
在所示实施例中，机械链接件1519包括多个圆柱形接头(1592A至 1592F)和基本沿Ym方向延伸的多个连接器(1591A至1591C)。在各种实施例中，连接器可以是连接板或其他刚性或基本上刚性的主体，其可操作以将磁性主体1516I和1516II连接到链接件体1517。通常，连接两个刚性主体的圆柱形接头仅在围绕接头轴的单个旋转自由度中允许它们之间的相关运动。在所示实施例中，通过圆柱形接头将链接件体1517(例如可以包括部件携载器)与三个连接器(1591A至1591C)连接，通过将磁性主体1516I和1516II之间的Xm方向上的相对运动转换成在链接件体 1517的Z方向上的运动，链接件体1517可以实现在Z方向上的延伸移动明显大于1516I和1516II中的一个或两个可实现的在Z方向上的运动范围。链接件1519包括“四杆链接件”(磁性主体1516I、连接器1591A和1591B，以及链接件体1517)和单个链接件(连接器1591C)；四杆链接件机构连接到第一磁性主体1516I；单个链接件的一端通过旋转接头附接到第二磁性主体1516II，并且在第二端通过旋转接头附接到链接件体1517。
图8H示出了例如通过在Xm方向上驱动磁性主体1516I和1516II彼此远离，在低Z位置操作的链接件体1517。图8I示出了例如通过在Xm 方向上朝向彼此驱动磁性主体1516I和1516II，链接件体1517在高Z位置操作。磁性主体1516I和1516II中的每一个可包括多个磁阵列。在特定实施例中，磁性主体1516I和1516II中的每一个可包括4个磁阵列，例如图8C中所示的磁性阵列1012A、1012B、1012C、1012D，并且以类似的图案布置；结果，每个磁性主体1516I和1516II可以能够在多达8个方向 /DOF上移动，即工作主体(图8H和图8I中未示出)可以在每个磁性主体1516I和1516II上产生多达8个独立的力。使用合适的位置反馈方法，磁性主体1516I可以在多达6个方向/DOF上可控地移动，并且磁性主体 1516I和1516II之间的相对运动(在Xm，Zm和RYm方向上)也可以独立地控制。在各种实施例中，合适的位置反馈方法可以包括参照图8A-8C 描述的控制方法，其可以类似地应用于图8H和图8I中所示的实施例。
在各种实施例中，诸如机器人装置1511的机器人装置可以可选地包括一个或多个制动(或锁定)装置，如图8H和8I所示为1598A、1598B、 1598C。每个制动器1598可以与特定的圆柱形接头相关，并且可以以多种不同方式中的一种方式被激活，例如通过接收无线信号和/或通过使用动子上安装的电池和致动器以无线方式来激活，或者可以是以协作方式或以自动/自激活方式激活，如下面参照图18和19进一步详细描述的。在各种实施例中，当重力在-Z方向时，这种制动器可以帮助减少系统功耗：例如，在图8H中可能需要来自工作主体(未示出)的横向X方向致动力以在没有任何制动的情况下在链接件体1517上携载负载；当一个或多个这样的制动器被激活时，这种横向力可能不是必需的，因此可以降低功率消耗。当一个或多个这样的制动器停用时，相应的圆柱形接头可以允许两个连接部件之间的旋转相对运动，例如；当制动器被激活时，相应的圆柱形接头可以约束两个连接部件之间的所有相对运动，并且这两个部件可以作为刚体一起移动。当制动器(1598A，1598B，1598C)被停用时，机械链接件 1519可以约束在第一组3个方向/DOF(Ym，RXm，RZm)中的磁性主体1516I和1516II之间的相对运动，并且可以允许在第二组3个方向/DOF (Xm，Zm，RYm)中的磁性主体1516I和1516II之间的相对运动。当制动器(98A，98B，98C)被激活时，机械链接件1519可以约束在扩展的第一组6个方向/DOF(Ym，RXm，RZm，Xm，Zm，RYm)中的磁性主体1516I和1516II之间的相对运动。第一组扩展的相对运动包括第一组相对运动加上第二组相对运动中的至少一个。在该特定情况下，第一组扩展的相对运动包括第一组相对运动加上第二组相对运动中的三个。尽管图8H 和8I中示出了四杆链接件机构，但是本领域技术人员应该理解，其他实施例可以包括任何其他合适的链接件机构，其被配置为将Xm方向上的磁性主体1516I和1516II之间的相对运动转换成Z方向上的链接件体1517的相对运动。
磁耦合链接件系统
参照图9A至9K，公开了具有机械链接件的磁性移动设备的实施例，该机械链接件包括通过基于旋转接头的链接件系统连接的两个独立移动构件，由此构件的相对运动致动链接件系统。通常，下面示出的实施例公开了一种自动化系统，该自动化系统没有与关于其移动的地面的物理连接，并且包括至少一对通过基于旋转接头的链接件系统连接的独立移动构件，由此构件的相对运动致动链接件系统并且旋转接头由磁体预加载构件形成，使得可以完全冲洗移动部件之间的所有表面和界面以去除污染物或病原体。在各种实施例中，旋转接头可以由成对的左手(LH)和右手(RH) 螺旋齿轮接触形成，其中分别连接每个齿轮的具有NS定向磁体的LH-RH 对配合分别连接每个齿轮的具有SN定向磁体的RH-LH对，使得基于螺旋齿轮的旋转接头通过流过接触的齿轮齿的磁力线完全预加载。当一个螺旋齿轮对在另一个上滚动时，可以暴露先前接触的表面以进行清洗以去除污染物和病原体。在各种实施例中，这种螺旋齿轮对通常可用于自动化各种过程，其中需要移动在部件上操作的工具，或者需要将部件或组件移动到要操作的不同工位。因此，旋转接头可以由磁体预加载构件形成，使得可以完全冲洗移动部件之间的所有表面和界面以去除污染物或病原体。旋转接头可以由成对的左手(LH)和右手(RH)螺旋齿轮接触形成，由此可以通过LH-RH对形成旋转接头，其中分别连接每个齿轮的具有NS定向磁体的LH-RH对配合分别连接每个齿轮的具有SN定向磁体的RH-LH对。基于螺旋齿轮的旋转接头可以通过流过接触的齿轮齿的磁力线完全预加载。当一个螺旋齿轮对在另一个上滚动时，可以暴露先前接触的表面以进行清洗以去除污染物和病原体。
参照图9A，示例性实施例示出了工作主体1601，其具有导电元件阵列，例如导线或线圈(未示出)，通过该导电元件可以使电流流动，从而电磁悬浮和移动在工作主体1601的表面1602上方的磁性主体1620和 1630。磁性主体1620包括底座1621，第一连接器1640附接到底座1621。在各种实施例中，机械链接件1640可包括链接件和接头(LAJ)模块。磁性主体1630具有底座1631，两个附加连接器1640附接到底座1631。在各种实施例中，更多或更少的连接器可以附接到磁性主体1620和磁性主体1630中的一个或两个。链接件体1625连接每个连接器的一端。在各种实施例中，链接件体1625可以是耦合器板。可以控制磁性主体1620和1630 在表面1602正上方的任何位置移动，并且只要它们在连接器1640的平面中的相对距离保持固定，链接件体1625相对于圆盘的位置将被唯一地定义。尽管磁性主体1620和1630可以以非接触方式悬浮在工作主体1601 的工作表面上方，但是在各种实施例中，磁性主体1620和1630可以通过滑动和/或滚动元件轴承与工作主体接触。
参照图9A和9B，如果磁性主体1620朝向磁性主体1630移动，则链接件体1625将垂直向上移动，同时保持平行于磁性主体1630的底座1631。如果磁性主体1620远离磁性主体1630移动，则链接件体1625将垂直向下移动，同时保持与磁性主体1630的底座1631平行。如果连接器1640 具有不同的链接件长度，则链接件体1625相对于底座1631的倾斜角度将不平行，这可能是在某些情况下是可取的。在所示实施例中，连接器1640 与磁性主体之间的相对运动一起构成六杆链接件。
参照图9C和9D，更详细地示出了示例性连接器1640。连接器1640 包括连接模块1650，连接模块1660的每一端上有一个连接模块。可以看出，螺旋齿轮在连接模块和链接模块之间形成接口。左手螺旋齿轮(LHHG) 1652L与右手螺旋齿轮(RHHG)1662R配合，其旋转轴平行，当扭矩从一个传递到另一个时产生推力。如果LHHG(1652L)与RHHG(1662R) 配合，该LHHG(1652L)与RHHG(1652R)同轴且刚性且附接到连接模型基座51，该RHHG(1662R)与LHHG(1662L)同轴并且刚性，其附接到链接件1661，如图9C所示，当扭矩在它们之间传递时，推力相互抵消；其中扭矩将来自使连接模块1650中的一个相对于另一个连接模块 1650移动，同时保持底座1651平行。虽然本文考虑了螺旋齿轮，但是本领域技术人员应该理解，任何类型的齿轮都可以用在其他各种实施例中。
图9D示出了穿过连接器1640的横截面，其中可以看到磁体1653将螺旋齿轮组连接在一起。参照图9E和9F，分别更详细地和以横截面细节示出了连接模块1650。连接模块1640中的旋转接头由成对接触的左手(LH) 1652L和右手(RH)1662R螺旋齿轮以及右手1652R和1662L螺旋齿轮形成，由此LH-RH对保持在壳体1651中并且分别连接每个LH-RH齿轮的NS定向磁体连接的配合保持在链接件1661的端部1664中的RH-LH对，其中SN定向磁体分别连接每个RH-LH齿轮，使得基于螺旋齿轮的旋转接头由磁场线1654完全预加载，磁场线1654流过接触的齿轮齿。当一个螺旋齿轮对在另一个上滚动时，先前接触的表面暴露用于洗涤以去除污染物和病原体。尽管在图9中使用了两个磁体1653，但在其他各种实施例中，磁体1653中的一个可以用具有类似形状1653的铁磁部件代替。
在各种实施例中，齿轮可以是铁磁性的，并且管状结构可以不是铁磁性的，使得磁通量将仅流过磁体和齿轮。在一个实施例中，具有大约3/8”直径和大约1.5”长度的稀土磁体，以及具有15个齿和大约21.2mm的节圆直径的钢齿轮将在连接模块1650和链接件端部1651之间产生大约50N 的吸引力。
返回参照图9A和9B，当磁性主体1620远离磁性主体1630移动时，由于链接件1640的长度都相同，链接件体1625必须保持在中间，因此链接件1640必须向下移动。由于磁路，配合的螺旋齿轮被预加载在一起并且滚动接触，因此耦合器1625也必须保持水平，因此配合的螺旋齿轮相互滚动并且由于啮合齿轮齿的滚动约束链接件1640上的齿轮的轴线都保持共面。此外，因为齿轮齿是螺旋形的并且LH和RH齿轮配对在一起，所以滚动触点将保持平面，从而使链接件的平面稳定性不需要单独的止推轴承。
根据另一个实施例，塑料螺旋齿轮可以附接到直径等于齿轮的节圆直径的圆形铁磁金属盘，其中圆形铁磁金属盘滚动接触，塑料螺旋齿轮是塑料的，不需要润滑，并且将持续很长时间，并且它们的接合确保圆形金属盘的轴在链接件移动时保持共面。以这种方式，可以实现更平滑的运动，但是以一些预加载力为代价。在两个实施例中，因为当链接件移动时存在滚动接触，所以表面被暴露，然后可以在冲洗站处冲洗而不必将连接件分开，因此可以使冲洗自动化。此外，由于预载是磁性的，因此可以容易地机械地组装(或拆卸)链接件，使得在全自动系统中，可以机械地进行修理，或者拆开以进行更彻底的自动清洁，例如通过浸渍或例如高压清洗。
在各种实施例中，可以使用轻质元件。例如，使用节圆直径约为21.2 mm的齿轮和长度约为200mm的链接件的典型配置可能重约1kg：
Figure RE-GDA0002391266140000511
通常，在各种实施例中，用于上下和左右移动链接件体的六杆链接件机构可包括两个运动体，一个运动体上附接有两个连接器，另一个圆盘附接有一个连接器，和链接件体连接未连接到运动体的连接器的端部。连接器可以包括在每个端部上的连接模块，其中所述连接模块可以具有管状结构，该管状结构在管状结构的每个端部处具有铁磁LH螺旋齿轮和铁磁RH 螺旋齿轮，并且在连接LH螺旋齿轮和RH螺旋齿轮的管状结构的孔中具有磁体，以及连接模块之间的链接件，所述链接件在其端部具有管状结构，在管状结构的每个端部处具有铁磁LH螺旋齿轮和铁磁RH螺旋齿轮以及连接铁磁LH螺旋齿轮和铁磁RH螺旋齿轮的管状结构的孔中的磁体，其中所述磁体的N极连接到与连接模块中的磁体相同手的齿轮，其中一个所述连接模块连接到所述链接件的每个端部，其中LH铁磁螺旋齿轮与RH 铁磁螺旋齿轮配合，并且其中所述磁体通过齿轮齿的网状物完成磁路以将所述齿轮齿预加载在一起。
根据其他各种实施例，用于上下左右移动耦合器链接件的六杆链接件机构可包括两个运动体，一个运动体上附连接有两个连接器，另一个运动体上附接有一个连接器，以及耦合器链接件，其连接未连接到运动体的连接器的端部。所述连接器可在每一端包括连接模块，所述连接模块具有管状结构，在管状结构的每一端具有LH螺旋齿轮和RH螺旋齿轮，所述LF 和RH螺旋齿轮各自附接到附接到所述管状结构的铁磁圆柱形构件以及连接铁磁圆柱形构件的管状结构的孔中的磁体，所述铁磁圆柱形构件具有与所述螺旋齿轮的节圆直径相似的直径，以及所述连接模块之间的链接件，所述链接件在其端部具有在管状结构的每个端部处的LH螺旋齿轮和RH 螺旋齿轮的管状结构，所述LF和RH螺旋齿轮各自附接到附接到所述管状结构的铁磁圆柱形构件和连接铁磁圆柱形构件的管状结构的孔中的磁性主体，所述铁磁圆柱形构件具有与所述螺旋齿轮的节圆直径相似的直径，其中一个所述连接模块连接到所述链接件的每个端部，其中LH螺旋齿轮与RH螺旋齿轮配合，并且所述铁磁圆柱形构件接触，其中所述磁体通过铁磁圆柱形构件完成磁路。
可旋转链接件系统
参照图10A，公开了磁性移动设备1710，其没有与关于其移动的地面的物理连接。磁性移动设备1710包括至少一对独立的平面移动(MOP) 单元，其通过基于旋转接头的平面链接件系统连接，由此MOP单元朝向或远离彼此的相对运动致动平面链接件系统的耦合器元件向上或向下移动，并且旋转接头和链接件由模块化注塑塑料元件和简单的梁构件形成，并且在耦合器处的每个旋转接头具有并置齿轮(非限制示例是正齿轮)，因此，齿轮啮合，从而使耦合器保持与MOP单元移动的平面平行；另外可选地安装在MOP单元上的是基本旋转接头(转盘)，其运动轴垂直于 MOP单元移动的平面，并且两个平面链接件系统安装在转盘上，使得一个MOP单元围绕另一个旋转使链接件系统的耦合器链接件围绕基本单元旋转轴旋转。在各种实施例中，接头由塑料材料制成；但这不是必要的。具有低摩擦系数的其他合适材料也可用作一个或多个组件中的链接件材料。这些实施例通常可用于自动化各种过程，其中需要移动在部件上操作的工具，或者需要将部件或组件移动到要操作的不同工位。
参照图10A、10B和10C，工作主体(未示出)可包括导电元件阵列，其中根据前面描述的任何实施例电流被控制以电磁悬浮并且将磁性主体 1720和1730移动到工作主体的表面上方。系统将磁性主体移动到工作主体表面上方的能力是诸如PCT/CA2012/050751、PCT/CA2014/050739、 PCT/CA2015/050549、PCT/CA2015/050523、PCT/PCT CA2015/050157的专利的主题，其通过引用并入本文。在所示实施例中，磁性主体1720和 1730分别具有顶表面1721和1731，铰链1722附接到顶表面1721和1731。连接器1740a和1740b各自连接到每个磁性主体1720和1730上的铰链 1722。连接器1740b可以与1740a相同，但是用于安装成1740a的镜像。链接件体1725连接到每个连接器1740a和1740b的一端。在各种实施例中，连接器1740a和1740b可以是例如链接和接合(LAJ)模块，并且铰链1722可以是例如旋转接头支架。在各种实施例中，链接件体1725可包括耦合板。
能够控制磁性主体1720和1730移动到工作主体表面上方的任何位置，并且只要它们在连接器平面中的相对距离保持固定，链接件体1725相对于磁性主体的位置将被唯一定义。如果磁性主体1720朝向磁性主体1730 移动，则链接件体1725将垂直向上移动，同时保持平行于磁性主体1730 的底座1731。如果磁性主体1720远离磁性主体1730移动，则链接件体 1725将垂直向下移动，同时保持平行于磁性主体1730的底座1731。连接器1740和磁性主体之间的相对运动一起构成机械链接件：“接地链接件”由两个磁性主体组成，并且其长度可以在磁性主体之间的相对运动时改变。当磁性主体的位置固定时，系统可能看起来像梯形形式的四杆链接件。然而，梯形不稳定，除非顶部和底部被约束为平行。如果限定连接器和磁性主体之间的角度(即，磁性主体之间的相对运动受到约束)，则可以在本实施例中实现这一点。在本实施例的四杆链接件机构的情况下，连接器 1740上的正齿轮可用于约束连接器之间的角度。
在本实施例中，连接器1740a和40b是相同的(这不是必需的)，但是作为彼此的镜像安装。连接器1740a在第一端上具有T形耦合器1741a，结构管1743插入并结合到T形耦合器1741a中。T形耦合器的杆用作轴并且在磁性主体1721上形成具有接头支架1722的销接头。第二端具有T 形齿轮耦合器1742a，结构管1743的另一端被配置为插入并粘合到T形齿轮耦合器1742a中。如将在图10F的上下文中进一步解释的，齿轮齿相对于连接器1740的纵向轴定相，使得如图10C中可见，当齿轮齿啮合时，链接件体1725保持水平。例如在罗盘中发现，当链接件移动时，在链接件的端部上使用啮合齿轮以使耦合链接件保持在固定的方向。在各种实施例中，连接器1740a和1740b可以不相同。在各种实施例中，T形齿轮耦合器1742a可以设计成使得铰链连接1740A到链接件体1725的轴可以与齿轮的旋转轴同心。类似地，T形齿轮耦合器1742b可以在齿轮轴和铰链轴之间具有相同的同心特性。
图10D示出了设计成注塑成型的接头支架1722。接头支架具有垂直构件1723，其具有圆形顶部和支腿1726a和1726b，用于螺栓连接到磁性主体或顶部链接件体1725。一个关键特征是其设计利用了在正常使用时链接件机构的T形耦合轴的端部装配到轴承轴颈空间1727中并且主要装载支架1722，使得例如轴承表面1724a和1724b承受载荷并且轴承预载臂1725仅将轴预加载到位。在各种实施例中，如果动子(例如动子1710) 之间存在碰撞，则预加载臂可以弯曲打开并且可以减少或避免损坏。
图10E示出了连接器1740，其在当前实施例中包括T形耦合器1741a、结构管1743和T形齿轮耦合器1742a。结构管可以是用于减轻重量和高刚度的碳纤维，或者是易于加工的金属，例如铝或其他类型的高强度材料，例如钛或不锈钢。
图10F示出了T形齿轮联轴器1742的侧视图，其中T形杆形成轴 17148，轴17148连接到杆17143。在所示实施例中，齿轮设计成使得齿 17147a和17147b跨骑垂直于杆的中心线，因此一个右侧翼将与左侧翼配合，这样当两个T型齿轮联轴器的齿轮齿配合时，随着它们围绕其轴旋转，它们的杆将被迫围绕中心线对称地移动。在杆17143上是用于接纳结构管的半环17146、17145和17144。
图10G示出了T形耦合器1741的等距视图。在所示实施例中，T形齿轮耦合器可以由简单的模具模制而不需要侧拉。在图10G中，杆17243 具有半环17246、17245和17244，用于接纳结构管。在该等距视图中，可以清楚地看到如何使用沿轴长度拉动的简单的两部分模具注塑部件。杆 17248可以用作轴，其中端部17248a和17248b将由铰链1722的轴颈空间1727接纳。端部的肩部用作止推轴承表面以限定T形耦合器1741的水平轴向位置，并且因此限定相应的连接器1740。
如图10A至10F所示，将连接器连接到链接件体的铰链称为链接件铰链；将第一和第二磁性主体中的一个连接到链接件体的铰链称为体铰链。在所示实施例中，主体或链接件铰链中的每一个包括T形轴和支架。
如图10E所示，连接到同一连接器的两个铰链(一个主体铰链和一个链接件铰链)的旋转轴是平行的。
图11A中示出了另一示例性实施例，其中链接件主体1825被配置为旋转。在所示的实施例中，两个轴(即可绕两个轴旋转)的铰链1882a和 1882b安装在磁性主体1820和1830上，其旋转轴通过旋转轴承1883a和 1883b垂直于运动平面，磁性主体配置在该移动平面上移动。图11和图 10之间的关键区别在于，每个连接器通过图11中的双轴铰链(而不是如图10所示的圆柱形铰链)连接到第一和第二磁性主体中的一个。在本实施例中，旋转轴承1883b是旋转接头，然而，在各种实施例中，旋转轴承 1883b可以是球形接头或任何其他合适类型的接头。此外，尽管磁性主体 1820和1830是矩形形状，但是在其他实施例中，磁性主体可以具有例如方形覆盖区或任何其他合适的覆盖区。每个双轴铰链包括制成的平行铰链、垂直铰链和铰链体。平行铰链由安装在铰链体和T形连接轴上的整体接头支架18222制成。接头支架允许T形连接轴卡入到位。垂直铰链通过旋转轴承(旋转接头)将铰链体连接到两个磁性主体中的一个，使得铰链体可以相对于连接的磁性主体围绕垂直方向上的旋转轴线旋转。在各种实施例中，垂直铰链的旋转轴垂直于工作表面。在各种实施例中，平行铰链的旋转轴线平行于工作表面。如果诸如磁性主体1820的第一磁性主体然后保持静止，并且诸如磁性主体1830的第二磁性主体围绕第一磁性主体1820 围成一圈旋转但是在XY平面中没有磁性主体1830的旋转，则两轴铰链将围绕两个磁性主体1820和1830之间的等距点旋转。这样的实施例可以允许系统具有多达三个受控运动平移自由度和一个受控运动旋转自由度。
图11B示出了具有底座结构18184和用于接纳轴承(未示出)以支撑径向、轴向和力矩载荷的孔18183的双轴铰链1882。接头支架18222是镜像并且是搭扣配合结构并且可以使得能够使用更简单的两部分模具。必须被撬开以使轴能够被压入的系留预加载轴承18227和18224从主结构悬垂。一旦轴18248的端部18248a和18248b被压入，18248a例如将停留在主轴承轴颈18225和18226上，并通过预加载轴承18227和18224被约束(即预加载)到位。在在本实施例中双轴铰链结构当插入轴承时例如可以使用薄型肩螺钉将其保持在诸如磁性主体1820的磁性主体上。
关于材料，接头支架和双轴铰链可以由任何合适的材料(例如尼龙) 注塑成型，并且T形耦合器和T形齿轮耦合器可以由任何合适的材料(例如delrin)注塑成型。通过由不同精密模制塑料制造这些部件，可以降低摩擦系数，例如约0.05。
参照图11A和11B描述的实施例可以促进具有两个独立的平面移动 (MOP)单元的自动化系统，该单元通过基于对称的旋转接头的平面链接件系统连接，由此MOP单元彼此朝向或远离的相对运动可以致动链接件系统以向上或向下移动。链接件元件可以由模块化的简单注塑塑料接头元件和连接接头元件的简单梁构件制成。耦合器处的每个转动关节可以具有并置的正齿轮，由此正齿轮啮合，从而使耦合器保持平行于MOP单元所在的平面。每个旋转接头可以包括多组模块化模制塑料接头元件，一种类型包含轴承孔，一种类型包含轴。可以通过将梁构件切割成长度并将它们结合到模块化模制塑料接头元件来设定旋转接头之间的链接件的长度。此外，所述实施例可以促进具有两个独立的平面移动(MOP)单元的自动化系统，该单元通过基于对称的旋转接头的平面链接件系统连接，由此旋转接头可以安装在其运动轴垂直于MOP单元在其上移动的平面的基本旋转接头上，使得一个MOP单元绕另一个旋转，可以使链接件系统的耦合器链接件围绕基本单元旋转轴旋转。
通常，在各种实施例中，用于上下和左右移动耦合器链接件的四杆链接件可包括两个平面运动体，例如磁性主体，它们之间的间隔限定可变长度的接地链接件，每个运动体具有旋转关节支架和镜像连接器，每个镜像连接器连接到运动体上的相应的旋转关节支架，链接件体通过一对旋转接头结构连接，所述旋转接头结构将未连接到运动体的连接器的端部连接到链接件体。所述连接器可包括位于连接器的第一端上的第一T形轴，T形的顶部用作与运动体上的旋转接头支架配合的轴，从T的杆朝向连接器的第二端延伸的梁元件，在连接器的第二端上的第二T形轴，T形的顶部用作与耦合器链接件上的旋转接头结构配合的轴，从T的杆朝向连接器的第一端延伸的梁和在T的交叉处的正齿轮的一部分。在所述链接件体上的所述旋转接头结构可以与正齿轮的节圆直径间隔开，使得所述正齿轮啮合并保持耦合器链接件与所述地面链接件平行。四杆链接件机构还可以包括在每个运动体上的双轴铰链，其中在每个双轴铰链上安装一个所述转动关节支架和镜像连接器，其中每个镜像连接器连接到链接件体。
图12A、图12B和图12C一起示出了根据另一实施例的与工作主体 1930结合使用的机器人装置1911的非限制性示例。机器人装置1911包括动子1910。动子1910包括第一磁性主体1916I、第二磁性主体1916II、第三磁性主体1916III和第四磁性主体1916IV。每个磁性主体包括磁阵列，每个磁阵列基本上类似于图8C中的磁阵列或本文所述的另一种合适的磁体布局。工作主体1930包括工作主体，该工作主体包括多个导电元件。被驱动到工作主体1930中的适当选择的导电元件中的电流可以与磁性主体中的磁阵列组件相互作用，以产生力以通过将工作主体1930与合适的放大器1970、合适的控制器1960以及适当的传感器1980(例如图1A和 1B中所示的传感器)连接来可控地移动机器人装置1911，并根据先前讨论的合适算法操作系统。
机器人装置1911包括机械链接件1919，机械链接件1919包括多个，多个连接器形成至少两个将每个磁性主体与链接件体1979连接的剪式升降链接件，并包括连接器91A至91H、铰链92A至92P以及线性滑动件 91I和91J。每个线性滑动件可以沿着安装在链接件体1917上的导轨滑动。机械链接件1919在一个或多个方向/DOF上限制磁性主体(1916I，1916II， 1916III，1916IV)之间的相对运动，并在一个或多个方向/DOF上允许磁性主体之间的相对运动。例如，机械链接件1919可以约束在3个方向/DOF (Ym，RZm，RXm)上的磁性主体1916I和1916II之间的相对运动，并且可以在3个方向/DOF上允许磁性主体1916I和1916II之间的相对运动 (Xm，Zm，RYm)；然后，机械链接件1919还在3个方向/DOF(Ym， RZm，RXm)上限制磁性主体1916I和1916III之间的相对运动，并在3 个方向/DOF(Xm，Zm，RYm)上允许磁性主体1916I和1916III之间的相对运动。与仅两个磁性主体相比，四个磁性主体有助于增加负载能力。在所示实施例中，机械链接件1919可以帮助将Xm方向上的相对横向运动转换为链接件体1917在Zm方向上的运动，并且Zm方向运动范围可以明显大于每个磁性主体的运动范围。此外，在本实施例中，链接件体1917 上的两个固定支撑点对角放置，与使用没有磁性主体1916III和1916IV的磁性主体1916I和1916I的情况相比，这可以使支撑结构更稳定。在各种实施例中，当重力方向在-Z方向上时，动子1910可以可选地包括一个或多个制动器(未示出)，类似于图8H和图16A(下面讨论)中所示的实施例，例如，当握住诸如携载部件的部件时这可以节省功耗。当重力方向在-Z方向上时，动子1910可以可选地包括一个或多个可弹性变形的部件 1921A和1921B，其可以通过减少磁性主体上所需的Xm方向横向力来帮助减少工作主体1930上的功率消耗。在各种实施例中，可弹性变形的元件可包括例如弹簧或其他弹簧元件。
图13A和13B示出了包括动子2010和工作主体2030的磁性移动设备的另一实施例。工作主体2030可包括多个导电元件，包括但不限于电重叠层中的X定向的导电元件和Y定向导电元件并且在Z方向上具有法线方向。动子2010包括第一磁性主体2016I和第二磁性主体2016II。第一磁性主体2016I包括四个磁阵列2012A至2012D，其可以基本上类似于图 3A和3B中的磁性主体216I的磁阵列。在所示实施例中，第二磁性主体 2016II是可旋转的圆柱形磁性主体，包括围绕可旋转转子框架的多个线性伸长的磁化元件，如图9B中更详细地示出。在各种实施例中，磁性主体2016II可以是不同的可旋转形状。2016II中的每个磁化元件在平行于沿Ym 方向定向的旋转轴2020的方向上线性伸长，并且具有与其伸长方向正交的磁化方向。机械链接件2019(包括但不限于例如一对角接触径向轴承) 安装在磁性主体2016I和2016II之间，允许第二磁性主体2016II围绕固定到第一磁性主体2016I的旋转轴2020旋转。机械链接件2019被配置为约束在第一组5个方向/DOF(Xm，Zm，Ym，RZm，RXm)上的磁性主体 2016I和2016II之间的相对运动，并在第二组1个方向/DOF(RYm)上允许磁性主体2016I和2016II之间的相对运动。在所示的实施例中，第二磁性主体2016II可以被配置为与在磁性主体2016II附近的工作主体2030 中的Ys定向的导电元件迹线中流动的适当的换向电流相互作用，从而产生两个可独立控制的力：Z方向上的一个力以使动子2010悬浮，以及在X方向上的第二力。X定向的第二力偏移(即，工作主体导电元件顶表面2036 与旋转轴2020之间在Z方向上的距离)地施加在第二磁性主体2016II上。因此，产生围绕Ym定向的旋转轴2020的扭矩。该扭矩可用于控制在RYm 方向上的第一磁性主体2016I和第二磁性主体2016II之间的相对旋转运动。安装在工作主体上的传感器系统可用于测量磁性主体2016II的旋转位置。在各种实施例中，第一磁性主体2016I和第二磁性主体2016II之间的机械链接可至少包括第一轴和第一支架。第一轴(例如轴等)可以刚性地附接到第一和第二磁性主体中的一个，并且第一支柱可以刚性地附接到第一和第二磁性主体中的另一个。
存在几种可能的应用，其可以利用第二磁性主体2016II相对于第一磁性主体2016I的可控旋转运动。如图13C所示，在各种实施例中，以一个或多个相位配置的一组辅助导电元件2017A可以安装在位于第二磁性主体的顶侧附近的主体或结构上(与第二磁性主体的工作主体侧相对)以产生反电动势电压。例如，由诸如软磁钢的高渗透性材料制成的背铁单元 2017B可以增强这种感应效果。结果，第二磁性主体2016II的旋转运动可以用作发电机，以向动子上设备(包括但不限于传感器、致动器、计算单元和通信单元)提供电力。
如图13D所示，第二磁性主体2016II的旋转运动也可以与一组齿轮(2017A和2017B)一起使用以实现齿轮围绕例如与第一磁性主体2016I 固定的另一旋转轴2020'的相应旋转运动(例如包括但不限于减小速度和增加扭矩)。
在各种实施例中，两个磁性主体可以以类似于图5中的方式布置，并且可以通过在磁性主体2016I上安装合适的部件(例如在磁性主体2016I 上的导电元件以及在磁性主体2016II上的一个或多个磁体)通过磁性主体 2016I和2016II之间的相对线性运动(包括但不限于往复线性运动)产生电力。
具有移动机械链接的动子
参照图14A和14B，根据又一实施例的磁性移动设备2150包括工作主体2130、机器人装置2111、一个或多个控制器2160、用于驱动电流流过工作主体2130中的选择性集合的导电元件的一个或多个放大器2170，以及用于提供位置反馈信号的一个或多个传感器2180。机器人装置2111 包括多个磁性主体2110。多个磁性主体2110包括第一磁性主体2110A和第二磁性主体2110B。每个磁性主体2110可以相对于工作主体2130围绕磁性移动设备2150的工作区域2136可控地移动。每个磁性主体2110包括一个或多个磁阵列，磁阵列包括一个或多个磁化元件(例如磁体)，每个磁化元件具有磁化方向。一个或多个控制器2160和一个或多个放大器 2170彼此电连通并且与工作主体2130电连通，以便选择性地和可控地驱动多个导电元件迹线中的电流并且从而实现磁性主体2110和工作主体 2130之间的相对运动，如本说明书中其他地方所述。包括可旋转臂2190、第一杆2192A和第二杆2192B的机械链接件2117连接第一磁性主体 2110A和第二磁性主体2110B。在各种实施例中，可旋转臂可包括工具保持器和末端执行器，或适于特定操作(例如携载或装载工件)的任何其他部件、机构或装置。
在所示实施例中，第一磁性主体2110A由一个或多个控制器2160在其工作行程内在至少2个面内方向/DOF(X和Y)上可控地移动，而与第二磁性主体2110B的运动无关。第二磁性主体2110B同样由一个或多个控制器2160在其工作行程内在至少2个面内方向/DOF(X和Y)上可控地移动，而与第一磁性主体2110A的运动无关。机械链接件2117的可旋转臂(在各种实施例中可包括任何其他可旋转或旋转体)2190在杆2192A 和2192B处耦合到第一和第二磁性主体2110，并且因此可旋转臂的空间位置和定向完全由第一和第二磁性主体2110A和2110B的空间位置和定向确定。在各种实施例中，可旋转臂在Z、Rx、Ry和Rz方向中的至少一个方向上的运动范围可明显大于第一和第二磁性主体中的每一个在Z、Rx、 Ry和Rz方向中的至少一个中的运动范围。在各种实施例中，第一磁性主体2110A和第二磁性主体2110B中的每一个能够独立于另一个磁性主体在6个方向/DOF上进行受控制的运动。在各种实施例中，第一磁性主体 2110A和第二磁性主体2110B中的每一个可以能够在三个面内方向/DOF 上受控制运动，而与另一个磁性主体无关。
在一个实施例中，第一磁性主体2110A和第二磁性主体2110B中的每一个可以由工作主体2130在6个方向/DOF(X，Y，Z，Rx，Ry，Rz) 上可控地且独立地驱动。例如，两个磁性主体中的每一个可以包含基本上类似于图8C中所示的磁性主体的磁性主体或另一种合适的设计，其可以操作以与流过工作主体2130的电流产生的磁场相互作用以引起磁性主体在6个方向/DOF中的一个或多个方向上移动。
如图14A和14B所示，磁性主体2110A和磁性主体2110B中的每一个可以在其工作范围内被独立地控制，而不受机械链接件2117的约束。可旋转臂2190的位置和定向完全由磁性主体2110A和磁性主体2110B的位置/定向决定。如图14A所示，第一和第二磁极2192A和2192B在Z方向上定向。在所示实施例中，可旋转臂2190(“第一可旋转体”，其在其他各种实施例中，可以是任何合适的可旋转体)被配置为绕第一杆2192A旋转，并且可滑动地通过例如可旋转臂2190上的槽与第二销2192B接合(例如，“第二接合体”，其在各种实施例中，可以是任何其他合适的接合体)。在所示实施例中，可旋转臂在其一端包括叉(即第一接合体)。第一接合体(叉)可被配置为与第二接合体(销)可拆卸地接合。当第一和第二动子移动使得销滑出叉时，可以说第一和第二接合体被拆卸。因此，当磁性主体2110B围绕磁性主体2110A移动时，可旋转臂2190将被驱动以围绕沿着第一极2192A的纵向轴的Z定向的旋转轴2120旋转，第一极2192A 的纵向轴固定在磁性主体2110A上。围绕Z定向的旋转轴2120的这种旋转运动可以明显大于每个磁性主体2110A或2110B可以实现的旋转运动 (例如，在各种实施例中，其可以达到大约几度)。在各种实施例中，可旋转臂2190可以能够旋转达到360度。
图15示出了根据另一实施例的磁性移动设备2250，其包括第一磁性主体2210A和第二磁性主体2210B，两者均被配置为与流过工作主体2230 的导电元件迹线的电流相互作用，以便可控地相对于彼此和工作主体2230 移动。磁性主体2210A和2210B中的每一个可以能够在至少2个方向/DOF (X，Y)上运动。在各种实施例中，磁性主体2210A和2210B中的每一个能够在至少6个方向/DOF(X，Y，Z，Rx，Ry，Rz)上进行可控运动。机械链接件2299安装在动子2210A和2210B之间。机械链接件2299包括可旋转体2293(被配置为围绕与磁性主体2210A固定的Z定向轴2220 旋转)、链接链接件主体2290和可旋转体2293的四杆链接件(包括连接器2291A1、连接器2291A2、可旋转体93和链接件体2290，以及根据本文公开的各种其他实施例的相应的必要铰链或圆柱形接头)以及通过两个双轴铰链2292B1和2292B2连接链接件体2290和第二磁性主体2210B的连接器2291B。在各种实施例中，连接器2291B可以是杆，并且铰链2292B1 和2292B22可以包括球形接头。如果磁性主体2210A保持静止，则磁性主体2210B的平面平移(在X和Y方向上)可以转换成在Rz和Z方向上大的行程运动。应当注意，在本实施例中，机械链接件2299不约束磁性主体2210A和2210B之间的相对运动：例如，当磁性主体2210A保持静止时，磁性主体2210B仍然可以在6个方向/自由度上可控地移动。当磁性主体10A和10B在X-Y平面中一起平移时，链接件体2290也以长行程平移，该长行程仅受到工作主体2230在X-Y平面中的尺寸的限制。在各种实施例中，所实现的Rz运动可以高达360度，明显大于可以由磁性主体2210A和磁性主体2210B单独实现的几度Rz运动。链接件体2290在Z 方向上的运动可以是连接器长度的一部分，并且可以达到几厘米到几十厘米的行程，明显大于通过磁性主体2210A和2210B可以实现的几毫米的z 移动行程。
自装
根据又一个实施例，磁性移动设备可以被配置为利用第一运动和第一运动之后的第二运动将部件加载到其自身上；第二运动可以在与第一运动不同的方向上。在第一运动期间，待装载的部件可以被接合或约束在存储系统中，并且磁性移动设备可以使机器人抓持器在第一方向上移动以逐渐地与存储系统内的部件接合以抓住该部件。在第二运动期间，磁性移动设备可以使部件在第二方向上移出存储系统，直到部件逐渐脱离存储系统，并且完全去除存储系统对部件施加的约束。在各种实施例中，第一运动方向可以与第二运动方向不平行。在各种实施例中，第一运动方向可以与第二运动方向相反。在各种实施例中，第一移动方向可以与第二移动方向正交。
具体参照图16A，根据被配置为加载部件的实施例示出了磁性移动设备2350。磁性移动设备2350包括机器人装置2311，其可包括一个或多个磁性主体，其基本上类似于参照图8C描述的那些磁性主体1016I和1016II 或本文件或在其他地方讨论的任何其他合适的磁性主体，以及工作主体 2330，其基本上类似于参照图1描述的工作主体130。机器人装置2311 包括具有相对钳口的工具2317，工具2317具有开口，如图16B中更详细地示出的。在各种实施例中，工具2317可以是具有例如弹性或可弹性变形开口的夹持器。一个或多个部件2393可以存储在容器2394中，容器2394 在底部具有侧开口。在一个实施例中，容器2394可以是管形的，并且一个或多个部件可以类似于硬币堆叠中的硬币装配在容器中。在所示实施例中，机器人装置2311被配置为在第一方向(例如X方向)上移动，以与容器2394底部处的开口处的部分接合，如图16C所示。在第一运动期间，被接合的部件可以仍然在容器2394内并且可以被容器2394约束或与容器 2394接合，并且因此机器人装置2311和部件2393之间的接合可以逐渐增加。一旦部件2393在工具2317内部，如图16D所示，机器人装置2311 然后可以在与第一方向移动不平行的第二方向上移动，例如Y(或-Y)方向，以从容器2394移除被接合部件2393。在从容器2394移除时，部件 2393始终与机器人装置2311接合，但是部件2393和容器2394之间的接合逐渐减小，直到克服抓握部件上的容器2394受到的约束。或者，在各种实施例中，第二移动方向也可以与第一移动方向平行且相反，例如在-X 方向上，以使工具2317使被抓握的部件滑出容器2394。
图17A、17B和17C示出了磁性移动设备的另一个实施例，该磁性移动设备包括一个或多个机器人装置(2411A，2411B，2411C，2411D)，每个机器人装置被配置为从可移动存储系统(例如，可移动螺钉存储系统) 抓住一个或多个物体(例如，小瓶)。每个机器人装置具有一个或多个磁性主体，其配置为与机器人装置下方的工作主体中的导电元件电流相互作用，如前所述，以便可控地在至少2个方向/DOF(例如X和Y方向)上移动每个机器人装置。可移动存储系统可以使一排物体在第一方向(例如 -Y方向)上沿着导轨移动。
机器人装置(例如2411C)包括具有相对钳口的工具2417C，例如关于图16A-16C所述的弹性夹具。机器人装置2411C可以使用第一运动接近螺钉存储系统中的一个或多个物体。第一运动可以具有在第一方向上的速度分量，其与可移动存储系统中的物体的移动速度同步，以及在-X方向上的速度分量，以使一个或多个物体与工具2417C的相对的钳口逐渐接合。在第一运动结束时，当机器人装置的工具与一个或多个物体完全接合时， -X速度分量可以减小到零，如机器人装置2411B上的工具2417B所示。然后，机器人装置可以使用第一方向上的第二运动与可移动存储系统同步移动，直到一个或多个物体从可移动存储系统完全移除，如机器人装置 2411D上的工具2417D所示。在各种实施例中，然后可以将一个或多个物体传送到另一个位置以进行进一步处理或操作，包括但不限于填充、称重、加盖等。第二运动仅在第一方向上，与在X方向和Y方向上的第一运动不同。在第一运动期间，被抓取的物体可能受到可移动存储系统的约束。在第二运动期间，被抓握的物体与机器人装置接合，但也可能受到可移动存储系统的约束。图17B和17C分别示出了机器人装置沿线B-B和C-C的横截面视图。例如，每个机器人装置(例如，图17C中的机器人装置 2411A)可以包括两个磁性主体2416I和2416II，它们基本上类似于图8F 中所示的磁性主体1316I和1316II，从而允许在Z方向上明显增加的运动范围，其可以用于相对于一个或多个物体的填充和/或称重和/或加盖和/或检查操作。
协作机器人
图18示出了根据本发明另一实施例的磁性移动设备2550。磁性移动设备2550包括第一机器人装置2511A和第二机器人装置2511B。在各种实施例中，第一和第二机器人装置2511A和2511B可分别包括第一和第二动子(未示出)。机器人装置2511A包括致动器组件2595，其包括第一致动器2594A，并且在所示实施例中，包括第二致动器2594B。在各种实施例中，致动器组件2595可包括更多或更少的致动器。当机器人装置 2511B朝向机器人装置2511A移动时，其可以被配置为与第一和第二致动器2594a和/或2594b中的一个接触并由此致动。例如，在各种实施例中，致动器组件2595可以包括拇指泵，并且机器人装置2511B可以被配置为通过朝向机器人装置2511A移动然后远离机器人装置2511A来推动然后释放致动器2594a。在各种实施例中，这种类型的致动可用于在真空杯中产生真空(未示出，但在例如参照图7C所述的各种实施例中)；这样产生的真空可以用于保持装载在真空杯上的部件2518，或者可以用于将第一机器人装置2511A固定抵靠在工作表面的顶表面上，以便在电源故障时存活。在这样的实施例中，第二致动器2595b可用于通过允许真空杯暴露于大气来释放真空。第一致动器2594a可以由机器人装置2511B在-X方向上接近机器人装置2511A而被激活；同样地，第二致动器2594b可以由机器人装置2511B在+Y方向上接近机器人装置2511A而被激活。在各种实施例中，一个或多个致动器可以定位成使得机器人装置或动子在任何合适方向上的移动可以在机器人装置或动子之间接触时致动致动器。
在另一示例性实施例中，致动器组件2595可包括多稳态机构(包括但不限于双稳态机构)(未示出)。如本文所用，“多稳态机制”是具有多个最小能量状态或稳定状态的机械装置，其中该装置被配置为保持在任何稳定状态。借助于外力，多稳态机构被配置为从一个稳定状态切换到另一个稳定状态。双稳态机制的一个这样的例子是压缩下的板。然而，任何形式的多稳态机制可以在如本文所设想的各种实施例中实现。在这样的实施例中，致动诸如第一致动器2594a的致动器，例如通过使机器人装置彼此接触以便推动致动器2594a，可以触发致动器组件2595以引起多稳态机构从一个稳定状态切换到另一个稳定状态。例如，可以使用一个稳定状态来保持部件2518，并且可以使用另一个稳定状态来释放部件2518。
自致动机器人
参照图19，根据另一实施例的磁性移动设备包括一个机器人装置2611，其包括一个或多个磁性主体，该磁性主体被配置为与被驱动到工作主体中的导电元件中的电流相互作用，以控制机器人装置2611在至少两个方向 /DOF，例如X和Y方向上的运动。在所示实施例中，机器人装置2611包括致动器组件2695以及第一、第二和第三致动器2694a、2694b和2694c。在各种实施例中，机器人装置2611可包括更多或更少的致动器。磁性移动设备还包括激活器2696。在所示实施例中，激活器2696安装在工作主体框架上，使得它相对于机器人装置2611静止。在各种实施例中，激活器2696可以例如安装在另一个机器人装置或其他合适的可移动结构或主体上。在各种实施方案中，该设备可包含一个以上的激活器。机器人装置 2611可以被配置为朝向激活器2696移动，以使激活器2696与致动器2694a、 2694b和2694c中的一个或多个接触并由此致动致动器2694a、2694b和 2694c中的一个或多个。
例如，在各种实施例中，可以通过使机器人装置2611移动使得第一致动器2694a与激活器2696接触从而致动致动器2694a并且随后使机器人装置2611移动远离激活器2696，使得致动器2694a可以被释放来实现致动操作。
在各种实施例中，可以以非接触方式实现致动器(例如致动器2694a) 的致动。在这样的实施例中，激活器2696可以包括一个或多个电导电元件(例如，具有或不具有铁芯)，并且致动器2694中的一个或多个可以包括电枢(例如诸如铁或永磁体)。电枢可以被配置为在与通过激活器2696 中的电导电元件驱动的电流接近时产生机械运动时被致动。在各种实施例中，电枢可包括可弹性变形的部件，例如弹簧，当电枢未被激活器中的电流致动时，该部件可使电枢移动到预定位置或位置。在其他实施例中，致动器2694可包括致动机构，例如静电致动机构。
在各种实施例中，致动器组件2695可包括真空泵(未示出)，并且致动器2694可被配置为用于在真空泵内产生和/或释放真空。在各种实施例中，致动器组件2695可包括多稳态机构(例如双稳态机械机构)，其可通过激活致动手柄中的一个而从一个局部稳定状态切换到另一个局部稳定状态。
尽管一些图中的致动器显示在机器人装置的占地面积之外，但这不是必需的。例如，致动器可落入机器人装置占地面积内；当机器人装置接近激活器时，激活器可落入机器人装置占地面积内，以通过机械接触或以非接触方式实现致动。
具有多个配置的机器人
根据各种实施例，磁性移动设备中的每个机器人装置可以单独地配置为第一配置和第二配置。在第一配置中，例如，机械链接件可以不约束多个动子之间的相对运动，并且链接件体的空间位置/定向可以由多个动子的相应空间位置/定向完全确定。在第二配置中，机械链接件可以约束在一个或多个方向/DOF上的多个动子之间的相对运动。在各种实施例中，通过激活切换机构，可以将一个或多个机器人装置中的每一个单独地从第一配置切换到第二配置。切换机构的非限制性示例包括锁、制动器或被激活以插入例如销孔或平面齿轮中的销。在各种实施例中，机械链接件可包括一个或多个可弹性变形的部件，例如弹簧，其可有助于在机械链接件的元件之间产生预载荷，和/或减少在一个或多个动子上移动所需的致动力。
具体参照图20A，示出了包括三个动子的磁性移动设备的示例性实施例。各种实施例可包括更多或更少的动子。图20A的磁性移动设备包括机器人装置11A和工作主体2730。尽管图20A中仅示出了一个机器人装置 2711A，但本领域技术人员应该理解其他机器人装置(例如，2711B、2711C、 2711D，其中的每个可以基本上类似于机器人装置2711A)也可以包括在磁性移动设备中，并且它们一起可以共用工作主体2730。工作主体包括多个导电元件。机器人装置2711A包括多个动子2710A、2710B和2710C(统称为“动子2710”)和机械链接件2719，机械链接件2719包括链接件体2717、连接器2791A、2791B和2791C，以及铰链2792A1、2792A2、2792B1、 2792B2、2792C1、2792C2(统称为“铰链2792”)。在各种实施例中，铰链2792A1,2792B1和2792C1可以是球形接头，并且铰链2792A2、2792B2、 2792C2可以是圆柱形接头或其他线性铰链接头。在其他实施例中，任何铰链2792可以是任何合适类型的双轴铰链。多个动子中的每一个包括一个或多个磁性主体，其可以与通过一组适当选择的导电元件30的适当驱动的电流相互作用，以为每个动子产生可控制的运动。
机器人装置2711A可以被配置为包括第一配置和第二配置的至少两个配置。在第一配置中，每个动子2710A、2710B、2710C可以具有至少两个面内DOF运动(X和Y)。结果，位置/定向完全由动子2710A、2710B、 2710C的位置/定向确定。在该配置中，机械链接件2719不约束动子2710 之间的相对运动：例如，三个动子中的任何一个可以移动的方向/DOF的数量不受机械链接件2719是否被安装的影响。在各种实施例中，多个动子2710中的每一个能够在6个方向/DOF上移动；虽然动子2710通过机械链接件2719连接在一起，但是每个动子仍然可以在6个方向/DOF上可控地移动。
在第二配置中，通过激活锁定/制动机构来锁定至少一个接头(例如，可以迫使通过接头连接的两个部分刚性地连接在一起)。因此，使机械链接件2719约束三个推动器2710之间的相对运动；换句话说，由于锁定机构的激活，三个动子的运动由机械链接件2719耦合。例如，在第一配置中，铰链2792A1包括球形接头，其允许连接器2791A和动子2710A之间的3个方向/DOF的相对运动；在第二配置中，球形接头2792A1被锁定在特定位置，使得连接器2791A和动子2710A刚性地连接在一起。由于球形接头2792A1的锁定，动子2710A和2710B与2710C之间的相对运动受到约束。
锁定机构的非限制性示例包括例如制动器或被驱动到平面齿轮中的销。在各种实施例中，这种锁定机构的致动可以通过如前所述的自致动(例如，通过移动机器人装置以与激活器相互作用)，或者可以由如前所述的协作方式由另一机器人装置致动，或者可以通过如前所述的沿着活动轴的动子之间的相对运动来致动，或者可以根据例如无线接收的命令由安装在动子上的附加致动器致动。
第二配置的优点是在包括但不限于保持携载板17的特定位置的情况下降低功耗。第一配置使整个机器人装置具有灵活的灵活运动。允许机器人装置从一种配置切换到另一种配置提供了两者的优点。
尽管在先前的讨论中，铰链2792A2、2792B2、2792C2包括圆柱形接头或线性铰链接头，并且铰链2792A1、2792B1、2792C1包括球形接头，但是根据另一示例性实施例，铰链2792A2、2792B2和2792C2可以是球形接头，并且铰链2792A1、2792B1、2792C1可以是圆柱形接头。在另一个示例性实施例中，铰链2792A1、2792A2、2792B1、2792B2、2793C1、 2793C2可以例如全部是U形接头(两个圆柱形接头的组合，其旋转轴线不平行)。
在各种实施例中，机器人装置2711可包括一个或多个可弹性变形的元件，例如安装在机械链接件2719中的弹簧(例如，线性弹簧或旋转弹簧)。图20B示出了添加到图20A的机器人装置2711A的可弹性变形弹簧27103A的非限制性示例。当使链接件体2717(其可以响应于动子2710A、 2710B和/或2710C的协调运动在-Z方向上移动)降低到某个位置时，在动子2710A上所需的横向致动力(在X或Y方向上)在没有可弹性变形的元件27103A的情况下可以大于所需的垂直致动力(在Z方向上)。这样，包括具有合适参数的可弹性变形的元件27103A可有助于减小动子 2710A上所需的横向致动力。例如，这种可弹性变形的元件可以是线性弹簧或扭转弹簧。尽管在图20B中仅示出了一个可弹性变形的元件，但是本领域技术人员应该理解，类似的可弹性变形的元件可以分别可选地添加到连接器2791B和2791C。
在各种实施例中，在两个配置中，三个动子(2710A、2710B、2710C) 中的每一个可以悬浮离开工作主体2730，在工作主体和动子之间存在间隙。在各种实施例中，在两个配置中，三个动子(2710A、2710B、2710C)中的每一个可以位于工作主体2730的顶表面上，并且可以通过适当的滑动或滚动轴承在X和Y方向上移动。
尽管在图20A中的特定实施例中仅示出了三个动子，但是机器人装置可以包括四个或更多个动子以及包括类似链接件体的适当设计的机械链接件2719，并且机器人装置可以被配置为两个配置：在第一配置中，四个或更多个动子中的每一个可以独立控制，并且机械链接件2719不限制四个或更多个动子之间的相对运动，并且链接件体的位置/定向完全由四个或更多个动子的位置/定向确定；在第二配置中，由于一个或多个铰链被锁定，四个或更多个动子之间的相对运动受到约束。可选地，如前所述的一个或多个可弹性变形的元件(例如弹簧)可以安装在机械链接件中，这可以减少一个或多个动子上所需的横向致动力以节省功率。
在各种实施例中，磁性移动设备可以总是以第一配置配置，并且可以不存在锁定机构；一个或多个可弹性变形的元件可以安装在机械链接件中，这可以帮助减少某些位置的功率消耗。
在各种实施例中，一种能够移动平台的磁性移动设备包括：
·工作主体；
·至少一个动子，包括在工作主体的工作表面附近移动的第一磁性主体和第二磁性主体；
·其中，所述至少一个动子能够进行在至少两个面内方向上的运动；以及第一磁性主体和第二磁性主体之间的相对可控运动；
·四杆链接件机构，包括两个或更多个连接器，所述连接器在第一磁性主体上并且在链接件体处通过另外的两个或更多个相应的铰链连接附接到相应的两个或更多个铰链；
·单个连接器，其一端通过铰链附接到第二磁性主体，并且第二端通过另一个铰链附接到链接件体。
在各种实施例中，四杆链接件机构还可包括在一个连接器和第一磁性主体之间的至少一个铰链上的至少一个锁定机构。在各种实施例中，所述铰链中的一个或多个可以是旋转接头。在各种实施例中，将所述单个连接器附接到所述第二磁性主体还可包括在所述一个连接器和所述第二磁性主体之间的相应铰链上的锁定机构。在各种实施例中，所述锁定机构可包括带齿或开槽的盘和螺线管致动的锁定销，或过中心链接件致动的锁定销。在各种实施例中，所述锁定机构可包括摩擦制动器。在其他实施例中，所述工作主体可以是平面的。在各种实施例中，工作主体可以是圆柱形的。
具有多个工作主体的磁性移动系统
根据图21A、21B和21C中总体示出的另一实施例，磁性移动设备2850 包括多个工作主体2830、多个动子2810和传送装置2840。每个工作主体包括多个导电元件，其中每个可操作以接收通过放大器驱动到所述导电元件中的可控电流，以与动子上的磁体相互作用，以根据先前描述的方法可控地在每个工作主体的工作表面附近在至少两个面内方向/DOF上移动动子。多个工作主体包括第一工作主体2830A和第二工作主体2830B。第一工作主体2830A和第二工作主体2830B在Z方向上重叠：第一工作主体位于第一z位置，第二工作主体位于第二z位置。在各种实施例中，可以存在多于两个重叠的工作主体，并且在磁性移动设备中可以存在不与其他工作主体重叠的工作主体。第一工作主体2830A具有第一工作区域2836A，第二工作主体2830B具有第二工作区域2836B。在本实施例中，工作区域包括平坦表面，但是在各种实施例中，工作区域可以包括非平面表面。传送装置2840可以在第一工作主体和第二工作主体之间行进，以在第一工作主体工作区域36A和第二工作主体工作区域36B之间携载一个或多个动子。
通常，第一(平面)工作区域2836A和第二(平面)工作区域2836B 彼此断开，这是因为它们与位于不同Z位置的两个工作主体相关。为了将一个或多个动子从一个工作区域传送到另一个工作区域，系统2850包括传送装置2840。在所示实施例中，传送装置包括传送体2831，其提供包括表面的传送工作区域2837，在各种实施例中，表面可以是平面的或非平面的。在所示实施例中，传送体被配置为像本文所述的任何其他工作主体一样操作，其中传送体包括多个导电元件，其可操作以传导电流并由此产生可在一个或多个动子中的磁化元件上施加相应力和/或扭矩的一个或多个磁场。传送装置2840可首先使传送体2831与第一工作主体2830A在Z 方向上对准，并且一个或多个动子2810可从第一工作区域2836A可控地移动到传送装置2840的传送工作区域2837；之后，传送装置2840可以沿 Z方向行进以使传送体2831与第二工作主体2830B在Z方向上对准，因此一个或多个动子2810可以可控地从传送装置2840的传送工作区域2837 移动到第二工作主体2830B的第二工作区域2836B。
图21A示出了传送装置2840的示例性实施例，其包括传送体2831 和Z运动传送台2842。在各种实施例中，传送台2842可操作以在其他方向(例如，X和/或Y方向)上传送一个或多个动子。传送台2842由适当的线性引导机构(未示出)引导，并由合适的线性驱动机构(包括但不限于导螺杆和旋转马达以及合适的引导机构)驱动。传送体2831可以包括多个导电元件并且具有与工作主体2830A或2830B基本相似的结构，除了传送体2831安装在Z运动传送台2842上而不是保持静止。传送体2831 向动子2810提供传送工作区域2837。传送工作区域2837随Z传送台2842 在Z方向上移动。在各种实施例中，在每个工作区域(2836A、2836B、 2837)中，一个或多个动子2810可以在至少两个面内方向/DOF上可控地移动。在各种实施例中，一个或多个动子2810可以在6个方向/DOF上可控地移动，而不与每个工作区域(2836A、2836B、2837)中的工作主体接触。
为了将一个或多个动子从一个工作主体工作区域(例如2836A)传送到另一个工作主体工作区域(例如2836B)，传送台2842可以首先在Z 方向上移动以使传送体2836与第一工作主体2830A对齐，即，使第一工作主体2830A和传送体2836的工作区域相对于Z方向对齐。结果，第一工作区域2836A和传送工作区域2837A可以形成连续的第一延伸工作区域，即第一工作区域2836A和传送工作区域2837的组合，同时传送体2840 与第一工作主体2830A对齐。在第一延伸工作区域中，一个或多个动子 2810可以可控地在从第一工作区域2836A到传送工作区域2837的多达6 个方向/DOF上移动，如图21B所示。一旦一个或多个动子2810进入传送区域2837，则传送装置可在Z方向上被驱动以携载一个或多个动子以及传送体2831，以使传送体2831与第二工作主体对准，如图21A所示，其相应地使传送工作区域2837和第二工作区域2836B形成连续的第二延伸工作区域，即第二工作区域和传送工作区域的组合。在第二延伸工作区域中，一个或多个动子(如图21A所示)可以可控地从传递工作区域2837 移动到第二工作区域2836B中。以这种方式，可以在两个非连续工作区域 (2836A和2936B)之间可控地移动动子。
尽管所示实施例描述了将动子从高水平面工作主体2830A移动到低水平面工作主体2830B的过程，但是本领域技术人员将理解，在各种实施例中，一个或多个动子可以从低水平面工作主体2830B移动返回到高水平面工作主体2830A。在各种实施例中，动子可以在基本相同的平面中移动到工作主体和从工作主体移出。
图21B示出了磁性移动设备2850的横截面视图。两个动子2810G和 2810H可以成批从一个工作主体传送到另一个工作主体。尽管图21B示出了在X方向上间隔开的两个动子2810G和2810H，但是在其他实施例中，当两个动子同时移动到传送装置上时，两个动子可以在不同的方向上间隔开，例如Y方向。如图21B所示，在所述工作主体之间移动期间，动子2810G横跨第一工作主体2830A和传送体2831。图21C示出了当传送体 2831与第二工作主体2830B对准时两个动子由传送装置2840承载的情况。
由于一个或多个动子可能能够在6个方向/DOF上可控地移动，所以当传送体2831与工作主体(例如2830A)对准时，传送体2831在-z方向上的位置不必与工作主体2830A在-z方向上的位置相同。类似地，传送体 2831在-Z方向上的位置不需要与工作主体2830B在-z方向上的位置相同。通常，工作主体在Z方向上的位置可以与另一个工作主体在Z方向上的位置偏离几度；这里Z方向是工作主体工作面的法线方向。
在各种实施例中，当传送体2831与工作主体2830对准时，除了在Z 方向上物理地对准它们的工作平面及其相关的工作区域之外，可能有必要在它们相应的工作主体控制器之间建立双向通信。图22A示出了示例性实施例，其中传送体控制器2961和工作主体2930A和2930B的工作主体控制器2960A和2960B中的一个或多个分别电连通，以便发送和接收可以促进动子移动穿过传送体2931与工作主体2930A和2930B中的任一个之间的边界的信号和/或信息。例如，这种交换的信息可以包括但不限于电流反馈、位置感测元件输出、动子控制状态、动子控制参数和电流命令。通常，由于传送体需要能够与至少两个单独的工作主体对准，在各种实施例中，传送体可以包含用于每个工作主体的双向通信通道，传送体被配置为与每个工作主体对准。如图22A所示，传送体连接到传送体控制器2961，工作主体2930A连接到工作主体控制器2960A。当工作主体连接到其相应的工作主体控制器时，例如，2930A连接到2960A，工作主体控制器可确定工作主体导电元件中的电流和/或可处理来自工作主体中的位置感测元件的输出信号。当传送体2931与工作主体2930A对准时，在2960A和 2961之间产生双向通信信道2920A。当传送体2931与工作主体2930B对准时，在2960B和2961之间创建双向通信信道2920B。这种双向通信信道2920例如可以通过行业标准或任何其他合适的电通信装置(有线或无线)来实现。
在各种实施例中，传送体控制器2961可以不直接链接到每个工作主体控制器2960。如图22B所示，传送体控制器2961可以直接链接到路由器2925，路由器2925进一步将工作主体控制器桥接到五个工作主体控制器2960A-2960E，其中2930A-2930E是在Z方向上重叠的五个相应的工作主体，每个工作主体位于不同的Z位置。每个工作主体控制器2960可以具有到路由器2925的相应链接件2920A-2920E，例如，工作主体控制器 2960A经由链接件2920A连接到路由器2925，并且传送体控制器2961经由通信信道2920连接到路由器2925。当2931与特定工作主体(例如，2930C) 物理对准时，路由器2925可以被配置为通过通信信道2920C和2920实现传送体控制器2961和工作主体控制器2960C之间的数据交换。
尽管在图21和22的实施例中仅示出了一个传送体，但是传送装置可包括多个传送工作主体。图23A和23B示出了根据本发明另一实施例的磁性移动设备3050。磁性移动设备3050包括多个工作主体3030A、3030B、 3030C和多个动子3010A-3010I，每个动子3010A-3010I与如前所述的工作主体和动子基本相同地操作。每个工作主体3030A-3030B提供相应的工作区域3036A-3036C，每个工作区域具有可以是平面或非平面的表面。工作主体3030A、3030B和3030C在Z方向上重叠。传送装置3040包括Z 运动传送台3042，其包括多个传送工作主体(在所示实施例中，两个工作主体3031A和3031B)。Z运动传送台3042由合适的机构引导和驱动，使得Z运动传送台3042可以携载多个工作主体以在Z方向上移动。Z运动传送台3042可以同时将一个或多个传送工作主体与对应的一个或多个工作主体对准。在图23A中，传送体3031A与工作主体3030A对准，并且传送体3031B与3030B对准，使得工作区域3036A和3037A形成连续延伸的工作区域，允许第一组一个或多个动子(例如，3010C)从3036A 移动到3037A或其他方式。同时，工作区域3036B和3037B形成连续延伸的工作区域，允许第二组一个或多个动子(例如，3010I)从工作区域 3036B移动到3037B或其他方式。在动子3010C移动到3037A上并且动子3010I移动到3037B上之后，Z运动传送台3042可以在-Z方向上携载动子3010C和3010I，直到传送体3031A与工作主体3030B对准，并且传送体3031B与工作主体3030C对准，如图23B所示。结果，工作区域3036B 和3037A形成连续的延伸区域，允许动子3010C可控地从3037A移动到 3036B，并且工作区域3036C和3037B形成连续的延伸区域，允许动子 3010I可控地从3037B移动到3036C。为了使两个工作主体能够同时与两个传送工作主体对准，两个工作主体之间(例如，在3030A和3030B之间)的Z方向偏移应该基本上等于两个传送工作主体之间(例如，在3031A 和3031B之间)的Z方向偏移。在该示例性实施例中的两个传送工作主体可以帮助实现动子从一个或多个工作主体同时传送到另一个或多个工作主体，例如，在动子3010I从工作主体3030B传送到3030C的同时，可以将动子3010C从工作主体3030A传送到3030B。
现在参照图32，根据另一示例性实施例的磁性移动设备3950包括多个工作主体(3930A1-3930A3、3930B1-3930B3、3930C)、传送装置3940 和一个或多个动子3910A-3910J。传送装置3940包括X运动传送台3944、 Z运动传送台3942和传送体39130。X运动传送台3944由X定向导向器 3945A和3945B引导，并由任何合适的机构驱动(未示出，其非限制性示例可包括例如旋转电机加导螺杆、线性电机、电缆驱动系统或滑轮驱动系统)，以便X运动传送台3944可在X方向上行进。同样地，Z运动传送台3942利用合适的引导和驱动机构(未示出)安装在X运动传送台3944 上，使得Z运动传送台3942可以相对于X运动传送台3942在Z方向上行进。传送体39130安装在Z运动传送台3944上，使得传送体39130可以独立地在X和Z方向上移动。在各种实施例中，例如，可以使传送体在任何两个或更多个方向上移动，例如Y和Z方向或X、Y和Z方向。
每个工作主体(3930A1-3930A3、3930B1-3930B3、3930C和传送体 39130)提供相应的工作区域(3936A1-3936A3、3936B1-3936B3、3936C、 39136)，其包括适当的平面或非平面表面，用于通过根据参考本文公开的先前实施例所述的合适的控制算法和反馈方法适当地驱动电流通过工作主体导电元件，可控地在至少两个面内方向/DOF中移动动子。工作主体3930A1-3930A3在Z方向上彼此重叠，并且工作主体3930B1-3930B3 在Z方向上彼此重叠。在所示实施例中，工作主体3930C1是桥接工作主体，其允许一个或多个动子在工作区域3936A1和工作区域3936B1之间行进。各种实施例可以不包括诸如工作主体3930C1的桥接工作主体。通过适当地驱动X运动台3944和Z运动台3942，传送体39130可以与另一个工作主体(例如3930A2)对准，使得工作区域3936A2和传送体工作区域39136形成连续工作区域，允许动子在3936A2和39136之间移动，例如，动子3910I和3910J可以可控地从3936A2移动到39136。然后，传送体可以通过X和Z运动台将动子3910I和3910J带走并且与另一个工作主体对齐(例如，3930B3)使得工作区域3936B3和39136形成连续的工作区域，并且动子3910I和/或3910J可以可控地从传送体工作区域39136移动到工作主体工作区域3936B3。
通常，当第一工作主体工作区域和第二工作主体工作区域彼此断开，并且它们相应的工作主体是位于特定方向(例如，Z方向)中的不同位置时，传送体可以将一个或多个动子从第一工作主体工作区域传送到第二工作主体工作区域。尽管图32中示出的工作主体3930C1可以为动子提供快速传送通道以在3936A1和3936B1之间穿梭，但是在所有实施例中不是必需的。尽管在所示实施例中，两个动子由传送体39130携载，但是在各种实施例中，传送体39130可以将任何数量的动子从一个工作主体承载到另一个工作主体。尽管在图32中仅示出了一个传送工作主体，但是在各种实施例中，两个或更多个传送体可以以类似于图23A和23B中所示的实施例的方式安装在Z运动传送台42上。
图24A和24B示出了磁性移动设备3150的另一示例性实施例，该磁性移动设备3150可操作以利用传送装置在不同Z位置处的两个工作主体之间传送动子。如图24A和24B所示，磁性移动设备3150包括多个工作主体(在所示实施例中，三个工作主体3130A-3130C)、一个或多个动子 3110和传送装置3140。工作主体3130A-3130C在Z方向上重叠，并且每个位于不同的Z位置。传送装置3140包括Z运动传送台3142，并且Z运动传送台3142包括X方向传送台3143，其可操作以在X方向上移动。Z 运动传送台3142由合适的机构3145驱动，例如导螺杆加旋转马达，例如具有合适的导向轴承。X运动传送台3143由合适的机构3144驱动，其具有合适的引导轴承或导轨，限制X运动传送台3143在X方向上的运动。当传送装置3142与工作主体(例如，3130B)对准时，X运动传送台3143 在负X方向上延伸，使得在工作主体工作区域3136B与X运动传送台的工作区域之间存在重叠区域3146B(图24A和24B中的虚线所示)。在该重叠区域内，可以通过工作主体3130B可控地移动动子3110，并且独立于X运动传送台3143由工作主体3130B磁性地或机械地支撑动子3110。动子3110也可以独立于工作主体3130B由X运动传送台3143物理支撑。动子3110可以被工作主体3130B磁悬浮并可控地移动到重叠区域3146B 中；一旦动子3110在重叠区域3146B内，通过适当地命令流入工作主体3136B的导电元件的电流，例如，通过关闭穿过重叠区域3146B的导电元件中的电流或通过稍后在软着陆操作部分中讨论的适当着陆方法，可以使动子3110落在X运动传送台3143上。因此，X运动传送台3143使用携载器上的部件(例如，在X运动传送台3143上的两个突出叉，在3146B 处示出)来携载动子3110。接下来，X运动传送台3143可以在X方向上缩回以将动子3110完全传送出重叠区域3146B，并且此外Z运动传送台 3142然后可以将水平传送台3143与动子一起传送到不同的Z位置与另一个工作主体对齐，例如3130C。通过反转将动子从3136B传送到X传送台 3143的上述控制顺序，可以将动子3110从X移动传送台3143传送到工作主体3130C的工作区域3136C中。
尽管在所示的实施例中，动子3110可以“落在”上，以便从工作主体支撑切换到由传送台支撑和/或移动，但是在各种实施例中，动子可以在进入重叠区域(图25A中的3246)时在三个面内方向/DOF上在悬浮模式中可控运动。重叠区域可以由导轨侧接，如图25A中的3243所示，具有斜面，使得导轨高度(Z方向)随着-X方向增加。在传送过程期间，可以在 Z方向上的初始位置被动地悬浮动子，而在面外方向/DOF(即Rx、Ry和 Z)之外没有反馈控制。随着动子沿-X方向逐渐移动到重叠区域，由于导轨的倾斜，它与导轨接触。一旦动子在Z方向上被导轨完全支撑，可以关闭Rz和Y中的动子的反馈控制，并且可以使用具有开环控制的X方向驱动力或使用在X中的可控运动将动子在负X方向上驱动到传送台。
如本文所用，“重叠区域”是X-Y平面中的重叠区域，其中在工作主体工作区域和传送台的工作区域之间(其中工作区域是传送台可以引导和传送动子的位置)。可以通过工作主体从重叠区域的外部可控地驱动动子进入重叠区域；然后，传送台可以将动子从重叠区域带出工作主体工作区域。在各种实施例中，在动子移动到重叠区域中之后，动子可以响应于流入工作主体导电元件的电流而落在传送台上，或者通过如下面详细描述的软着陆操作而落在传送台上。在动子落在传送台上之后，传送台可以将动子带出重叠区域。在各种实施例中，可以通过第一工作主体从重叠区域的外部可控地驱动动子到重叠区域中并且由机械携载器引导：例如，可以在三个面内方向/DOF上在悬浮模式中控制动子，并移动到重叠区域并移动到传送台的一个或多个接收体上(例如，附接到X-运动传送台的两个突出叉，如图24A中的3143所示)。在这种情况下，没有着陆过程；在关闭穿过重叠区域的工作主体导电元件中的电流之后，可以通过摩擦力将动子锁定在传送台突出叉上，然后传送装置可以将动子带离工作主体工作区域。
在各种实施例中，传送装置可以是机械携载器，其可以进一步将动子携载到第二工作主体的工作区域中。在各种实施例中，第二工作主体可以在Z方向上与第一工作主体重叠；即第一工作主体和第二工作主体可位于不同的Z位置。传送台可以根据以下示例性方法将动子带入第二重叠区域：传送台响应于Z传送台在Z方向上的移动而在Z方向上与第二工作主体对准；然后，横向传送台在-X方向上延伸，以使动子进入第二工作主体工作区域和横向传送台工作区域之间的第二重叠区域；响应于被命令流入第二工作主体中的导电元件的适当电流，使得动子在Z方向上磁悬浮离开横向传送台。
包括平面电机和输送器的磁性移动系统
通常，在根据前述任一实施例的包括输送器和重叠区域的磁性移动设备的各种实施例中，可以通过命令流入工作主体导电元件的电流，将重叠区域中的动子首先可控地驱动到输送器上，然后，输送器可以将动子输送出工作主体工作区域。这种输送器的非限制性实例包括输送带，输送器边缘带、动力辊、机械移动台、机器人臂和重力驱动输送器(在其承载表面中具有向下倾斜的输送器和沿输送路径下坡的重力驱动动子)。在各种实施例中，可以通过工作主体可控地将动子移动到重叠区域中，然后动子可以直接落在输送器上，然后输送器将动子带走。在各种实施例中，动子可以通过工作主体沿着输送装置上的滑动或滚动引导件被驱动到输送装置上。在这些实施例中，动子从工作主体直接输送到输送器。
在各种实施例中，磁性移动设备可包括机械引导装置和重叠区域，并且重叠区域既是工作主体工作区域的一部分又是机械引导装置的工作区域的一部分。如前所述，可以响应于工作主体中的电流可控地将动子移动到重叠区域中，并且在重叠区域内，通过从在至少2个方向/DOF上可控地移动切换到在单向/自由度上可控地移动，可以可控地朝向输送器移动动子。在各种实施例中，动子直接落在机械引导装置上，并且动子通过工作主体在单向/DOF中可控地朝向输送器移动。在各种实施例中，可以在由机械引导装置引导的情况下将动子驱动到重叠区域中。在这些实施例中，动子通过机械引导装置间接地从工作主体传送到输送器。
现在参照图25A、25B、25C、25D、25E、25F(一起图25)，根据另一个非限制性实施例公开了一种磁性移动设备3250，其包括工作主体 3230、动子3210、传送装置3244和引导装置3243。根据任何前述实施例，动子可以被配置为通过流过工作主体的电流移动。在所示实施例中，传送装置3244包括输送带，但是在各种实施例中，传送装置可包括能够支撑和移动诸如动子3210的物体的任何其他机械装置。在所示实施例中，引导装置3243包括一对线性导轨：然而，在其他实施例中，引导装置可包括将诸如动子3210的物体引导到传送装置上的任何其他装置。
在所示实施例中，工作主体3230提供工作区域3236。该系统包括重叠区域3246(图25A中的虚线所示)，其既是工作主体工作区域的一部分又是引导装置3243的工作区域的一部分。可以在至少两个面内方向/ DOF(包括但不限于三个面内方向/DOF和/或6个方向/DOF)上可控地通过工作主体3230移动动子3210到重叠区域中。在各种实施例中，动子可以响应于通过工作主体内的适当的工作主体导电元件驱动的电流而落在引导装置上。在重叠区域内，通过可控地在至少一个方向/DOF中移动，可以通过工作主体3230朝向传送装置3244驱动动子。在各种实施例中，当动子3210处于重叠区域内时，动子3210可限于在一个方向/DOF上移动，因为在动子3210被驱动出工作主体工作区域3236的过程期间，可能没有足够的工作主体3230的磁阵列提供所需的力和/或扭矩，以使动子 3210在多于1个方向/DOF上移动。例如，在图25F的情况下，四个磁阵列(3212A-3212D)中仅一个磁阵列3212D位于工作主体工作区域内，并且该磁阵列3212D允许工作主体通过正确地命令流过工作主体的Y定向的导电元件的电流在X方向上可控地驱动动子；结果，可以通过引导装置在5个方向/DOF上引导和约束动子，并且工作主体可以使X方向上的力施加到动子并且只要磁阵列3212D位于工作主体工作区域内则获得X方向位置反馈；当磁阵列3212D开始离开工作主体工作区域时，传送装置 3244已经与动子3210实现了足够的接触面积，使得它可以通过摩擦或其他机械装置继续沿着传送装置3244(在-X方向上)移动动子。
将动子3210从工作主体3230工作区域移动到传送装置3244的非限制性顺序过程可以描述如下：
i.如图25A所示，在悬浮模式中，动子3210由工作主体在6个方向 /DOF上从重叠区域3246的外部可控地驱动到内部。
ii.如图25B所示，动子3210响应于通过适当的工作主体导电元件(包括但不限于关闭电流)驱动的电流而落在重叠区域内的引导装置 3243上。图25C示出了沿图25B中的线C-C的系统的剖视图。图 25C示出了动子3210在所示实施例中由引导装置3243上的滚轮支撑而不是被工作主体3230悬浮。尽管动子3210通过在Z方向上移动而落在导轨上，但是动子3210可以也保持-X方向的移动速度。
iii.动子3210由工作主体3230沿-X方向驱动，如图25D所示。在传送装置3244包括输送带的实施例中，可以在X方向上以接近或匹配输送带线性速度的速度可控地驱动动子3210。或者，可以用可控制的力驱动动子。应当注意，合适的磁阵列布局(例如但不限于美国专利9202719B2的图1中的磁阵列设计)可以使得可以在被引导装置引导的同时在-X方向上可控地驱动动子，即使动子3210 的一半在-X方向上延伸出工作主体工作平面。例如，如图25F所示，动子的一半已经在工作主体工作区域之外，但是工作主体仍然可以获得动子3210的X位置反馈并且在动子上施加力以使动子在 X-方向上移动。
iv.引导装置3243的在-X方向上的端部处的下降曲线可以在各种实施例中引导动子朝向输送带。一旦动子接触输送带3244，工作主体 3230可以禁止其对动子的控制，并且动子通过输送带3244移开，如图25E所示。
在各种实施例中，引导装置可包括辊子，例如图25中所示的那些辊子。所述辊子可以是被动的，或者可以由另一个电动机主动供电和驱动(通过皮带、链条、电缆、直接驱动器、齿轮或其他合适的装置)在动子着陆并进一步沿着引导装置主动引导动子。在这种情况下，如果传送装置包括输送带并且引导装置包括主动辊子元件，则在动子沿-Z方向移动到引导装置上之后，工作主体可能不需要沿着引导装置驱动动子。
图26A和26B示出了根据本发明另一实施例的磁性移动设备3350。磁性移动设备3350包括工作主体3330、动子3310、动力辊子输送器3344，例如参照图25A-25F所述的动力辊子输送器，包括线性导轨3343并具有被动辊子的引导装置。在所示实施例中，工作主体3330和动子3310类似于先前在此讨论的实施例。工作主体3330提供工作区域3336。设备3350 包括重叠区域3346(由图26A和26B中的虚线表示)，其既是工作主体工作区域的一部分又是线性导轨引导区域的一部分。图26B示出了动子 3310位于重叠区域3346内部。动子3310可以以与关于图25描述的实施例基本类似的方式从工作主体工作区域3346传送到输送器3344，除了在本实施例中，传送装置3344包括动力辊子输送器而不是输送带。在各种实施例中，在重叠区域3346中，导轨3343的辊子可能由于空间限制而被动。在重叠区域之外，导轨上的辊子由外部机构驱动，例如但不限于皮带或电缆或步进电机。
在各种实施例中，图26A和26B中的导轨3343的辊子可以是动力辊子，使得在动子3310从被工作主体悬浮切换到由线性导轨3343支撑之后，动子3310将被动力辊子立即驱动离开而不需要工作主体在-X方向上控制动子。在所示实施例中，图26A和26B中的引导装置3343和传送装置3344 是动力输送器，并且重叠区域3346是工作主体工作区域和动力输送器工作区域的重叠区域，并且动子在重叠区域中从工作主体直接传送到输送器。
在各种实施例中，所有辊子可以是被动的，并且导轨可以具有朝向-X 方向的下坡，使得当动子坐在导轨上时，可以通过重力将动子拉向-X方向 (在重力基本上在-Z方向上的情况)。在这种情况下，引导装置3343和传送装置3344可以包括被动重力驱动的输送器，并且重叠区域3346可以是工作主体工作区域和被动输送器工作区域的重叠区域。可以在该重叠区域中将动子从工作主体直接传送到输送器。
图27A和27B示出了根据另一示例性实施例的磁性移动设备3450，其基本上类似于关于图26A和26B描述的实施例，除了传送装置3444和引导装置3443包括边缘带式输送器而不是动力辊子。磁性移动设备包括工作主体3430、动子3410、边缘带式输送器3444，以及包括带有被动辊子的线性导轨的引导装置3443，如图27A所示。工作主体3430提供工作区域3436。该系统包括重叠区域3446，其既是工作主体工作区域的一部分又是引导装置3443工作区域的一部分。动子3410可以通过工作主体 3430可控地移动到重叠区域3446中并且可以落在被动辊子导轨3443上，并且还可以由工作主体3430以位置控制模式或力控制模式朝向输送带 3444驱动直到最终使动子与输送器3444摩擦接触。
尽管前述实施例仅描述了将动子从工作主体工作区域传送到诸如输送带或其他输送器系统的传送装置的过程，但是本领域技术人员将理解，该过程可以反转以将动子从传送装置(例如输送带或其他输送器系统)传送到工作主体工作区域。
参照图27A，将动子3410从输送带3444移动到工作主体3430工作区域的一个非限制性顺序过程可以如下：
i.输送带3444带可以在+X方向上将动子3410带入引导装置(例如，线性导轨)3443。输送带3444和动子3410之间的摩擦接触可以允许动子3410至少部分地移动到线性导轨3443上。
ii.一旦Y定向的线性磁阵列(例如图25F中所示的动子3210中的磁阵列3212D)位于重叠区域3446内，工作主体可以可控地在X方向上沿着线性导轨进一步移动动子3410直到动子3410完全进入重叠区域3446。
iii.一旦整个动子位于重叠区域内，动子3410可以被工作主体3430 悬浮并且可控地在多达三个面内方向/DOF上移动；动子3410可以由工作主体3430驱动，以使重叠区域朝向工作主体工作区域3436 的另一部分。
图27B示出了利用图27A中的实施例的示例应用，其中磁性移动设备3450包括工作主体3430、一个或多个动子3410、五个线性引导装置3443A至3443E，以及五个边缘带式输送器3444A至3444E。在所示实施例中，沿着相应的连接边缘带式输送器的每个线性引导装置基本上类似于图27A所示的实施例，除了导轨定向或位置不同之外。每个线性导轨与工作主体一起包括相应的重叠区域3446A至3446E(由图27B中的虚线表示)，其允许动子在工作主体和五个输送器边缘带中的任何一个之间传送。图 27B中的磁性移动设备3450可以在各种实施例中用于多输送器系统中的多端口路由：例如，来自一个输送器的动子可以首先被传送到工作主体工作区域，然后进一步根据运营需要从工作主体工作区域传送到其他四个输送器中的任何一个。在各种实施例中，工作主体3430可安装在可旋转的传送台上(例如，可绕Z定向轴旋转的可旋转传送台)，以便改变动子的位置和/或定向。
参照图35A和35B，根据另一示例性实施例的磁性移动设备包括工作主体4230、动子4210、传送装置(例如，图35A和35B中的输送带)4244，以及引导装置(例如，一对线性导轨)4243。例如，所示实施例可以与关于图27A描述的实施例类似地起作用。工作主体4230提供工作区域4236。该设备包括重叠区域4246(图35A中的虚线所示)，其既是工作主体工作区域的一部分又是引导装置4243的工作区域的一部分。通过在至少两个面内方向/DOF上可控地移动动子，可以可控地将动子移动到重叠区域中，包括但不限于在悬浮模式下在三个面内方向/DOF上的可控运动，或在坐姿模式下在三个面内方向/DOF上的可控运动，和/或在悬浮模式下在六个方向/DOF上的可控运动。在所示实施例中，引导装置入口处的加宽开口有助于动子进入重叠区域。在重叠区域内，可以通过引导装置在Rz 和Y方向上机械地约束/支撑动子，并且工作主体可以例如通过合适的滑动或滚动轴承在Rx、Ry和Z方向上机械地支撑动子。在重叠区域4246 内部，在各种实施例中，可通过从至少2个方向/DOF可控地移动切换到可在1个方向/DOF上可控地移动，可以通过工作主体朝向输送器驱动动子4210，使得在将动子从工作主体工作区域中驱出的过程中，有足够的磁阵列与工作主体重叠，以便为工作主体提供所需的力和/或扭矩来控制动子。工作主体可能需要将动子4210的大约一半驱动出工作主体工作区域，然后输送器可以抓住动子4210并继续沿着输送器4244移动动子(在-X方向上)。
图28A和图28B(统称为图28)示出了根据另一个非限制性实施例的磁性移动设备3550，其包括工作主体3530、一个或多个动子3510和输送带3544。支撑机构和输送带的驱动电机未示出以避免不必要地模糊实施例。工作主体3530提供工作区域3536。工作主体和输送器在Z方向上彼此重叠。设备3550还包括Z方向上的重叠区域3546(图9中的虚线所示)，如图28A所示，其既是工作主体工作区域的一部分又是输送器工作区域的一部分。
将动子3510从工作主体3530传送到输送器3544的非限制性顺序过程如下：
i.通过工作主体3530从外部(图28A)到重叠区域3546(图28B) 的内部，可以在悬浮模式中在多达6个方向/DOF上(或在悬浮模式中在多达3个面内方向/DOF上)可控地驱动动子3510。
ii.一旦动子位于重叠区域内，根据合适的方法(包括但不限于关闭特别的导电元件电流或如下面详细描述的软着陆操作)，动子可响应于被命令被驱动到工作主体导电元件中的电流而与输送带接触。结果，动子从由工作主体的支撑和驱动切换到由输送带支撑和驱动。尽管动子通过沿Z方向移动而落在输送器上，但是动子可以保持在X方向上的移动速度，其与输送带线性速度匹配，这可以使动子和输送带之间的滑动最小化。在动子3510落在输送带上之后，动子3510将由输送带支撑并随输送带3544移动。假设输送带速度在正X方向上，则动子3510将被输送带带离重叠区域。
图29示出了根据另一实施例的磁性移动设备3650，其包括工作主体 3630、一个或多个动子3610A-3610B以及高架输送器3644，以及一个或多个携载器3643A-3643C。每个携载器3643A-3643C附接到高架输送器 3644并且与高架输送器3644一起沿其路径行进。在各种实施例中，设备 3650还可包括引导装置，例如参考前述实施例所述的引导装置，以及用于输送器3644的任何合适的驱动马达。工作主体和输送器在Z方向上重叠。工作主体3630提供工作区域3636。该系统包括重叠区域3646(图29中的虚线所示)，其既是工作主体工作区域的一部分又是携载器支撑区域的一部分。在这种情况下，由于携载器(例如3643A)正在移动，因此重叠区域(携载器支撑区域和工作主体工作区域之间)也随携载器动态地改变和移动。
将动子3610A传送到输送系统3644的非限制性顺序过程可以如下：
i.可以由工作主体从重叠区域3646的外部到内部可控地驱动动子 3610，重叠区域3646是工作主体工作区域和机械携载器3643A支撑区域之间的重叠区域。
ii.一旦动子3610位于重叠区域3646内，则根据任何合适的方法(包括但不限于关闭导电元件电流)，动子可以响应于驱动到工作主体导电元件中的电流而落在机械携载器3643A上。结果，可以将动子从由工作主体驱动切换到由机械携载器3643A支撑和承载。尽管通过沿Z方向移动使动子落在机械携载器上，但是动子还可以保持在X方向上与携载器3643线性速度匹配的移动速度，这可以使滑动最小化。
图30示出了根据示例性实施例的又一磁性移动设备3750，其包括工作主体3730、一个或多个动子3710A-3710C和输送器3744。工作主体3730 提供工作区域3736。支撑机构和输送带3744的驱动电机没有示出以避免不必要地模糊实施例，但是本领域技术人员将理解，这里可以应用任何合适的方法。输送器3744和工作主体在Z方向上重叠。在所示实施例中，输送器3744在工作主体3730上运行，使得系统提供重叠区域3746(图 30中的虚线所示)，其是工作主体工作区域3736和输送器支撑区域之间的重叠区域。
将动子3710B从输送器3744传送到工作主体3730然后从工作主体 3730传送回输送器3744的非限制性顺序过程可以如下：
i.动子3710B可以在重叠区域3746的外部传送到3746的内部。
ii.一旦动子3710B位于重叠区域3746内，则可以使动子3710B响应于工作主体中可控地驱动的电流而在多达6个方向/DOF上悬浮并且在工作主体工作区域内在直至6个方向/DOF上移动。在各种实施例中，例如，可以使动子在一个或多个特定方向上移动，例如X和/或Y方向，以便完成用于制造目的的特定操作任务。
iii.在(ii)中的工作主体控制过程结束时，动子3710被驱动回到重叠区域3746，并且因此动子3710使用合适的方法(包括但不限于关闭导电元件电流或如下面详细描述的软着陆操作)通过命令驱动到工作主体导电元件中的适当电流而回到输送器上。在各种实施例中，可以使动子3710以与输送器相同的横向速度移动，这可以使滑动最小化。
iv.然后可以通过输送器将动子3710B移出重叠区域3746，例如用于下一个操作步骤。
参照图30描述的实施例可以允许一个或多个自动化步骤直接在传统的输送带系统上执行，而不需要机器人臂或其他工具从输送带上拾取部件以用于处理单元，然后处理后将零件从单元移回输送带。
图31A、图31B、图31C(统称为图31)示出了磁性移动设备3850 的另一示例性实施例，其包括提供工作主体工作区域3836的工作主体 3830、一个或多个动子(3810A，3810B)和输送器3844，每个功能可以与前面实施例中描述的功能基本相同。在所示实施例中，输送器3844是可调节的输送器，其中两个输送带3844A和3844B之间的间隔可以改变以适应自动化过程需要。例如，一个带3844A可以固定在Y方向上，而另一个带3844B可在Y方向上调节；或者，两个带3844A和3844B的Y 位置可以是可调节的。未示出输送器支撑机构、驱动马达和Y位置调节致动器的细节以避免模糊本发明的呈现，并且这里可采用任何合适的现有方法、机构、致动器方法并进行适当的修改和置换。在本实施例中，输送带和工作主体在Z方向上重叠。输送带在工作主体工作表面(顶部表面)上延伸，使得系统在工作主体工作区域和输送器支撑区域之间提供重叠区域 3846(图31B中的虚线所示)。在重叠区域3846内部，诸如动子3810A 的动子可以由工作主体3830支撑和驱动，并且还可以由输送器3844支撑和驱动。
将动子3810A和/或3810B从输送器3844传送到工作主体3830然后从工作主体3830传送回输送器3844的非限制性顺序过程可以如下：
i.动子3810A和3810B可以通过输送带从工作主体工作区域3836的外部沿-X方向朝向重叠区域3846移动，如图31A所示。
ii.一旦动子3810A和3810B位于重叠区域3846内，动子可由工作主体在多达6个方向/DOF上可控地驱动，以在Z方向上从输送带悬浮，如图31B所示。在各种实施例中，动子可以在被动悬浮模式下在多达3个面内方向/DOF上可控地移动。
iii.一旦动子被工作主体3830磁性支撑，则不需要输送器支撑件，因此输送带3844B可沿-Y方向缩回，以便为动子在工作主体工作区域上工作提供更多空间，这可能导致输送器不再是障碍物/屏障。动子可以在工作主体工作区域内以期望的X和/或Y运动移动，例如为了制造目的而完成特定的自动化任务。
iv.在(iii)中的工作主体控制过程结束时，可以将动子驱动回到图 31B中所示的重叠区域3846，并且输送带3844B可以在Y方向上延伸回到图31B中的配置。因此，根据合适的方法(包括但不限于关闭导电元件电流或如下面详细描述的软着陆操作)，响应于被命令被驱动到工作主体导电元件中的电流，动子可以落回到输送带上(同时，在各种实施例中，保持与输送器相同的横向速度，这可以使滑动最小化)。
v.然后，动子可以通过输送带在-X方向上从重叠区域3846带走，在各种实施例中，这可以导致动子移动到另一区域以用于随后的操作步骤。
上述过程考虑将两个动子3810A和3810B一起传送，然而，在各种实施例中，根据所述过程可以仅传送一个动子。参照图31描述的过程可以仅是自动化或其他操作过程的一个特定步骤；例如，在被如关于图31 所描述的实施例所预期的那样移动之前，动子可以从其他合适的装置(例如自动化装置)装载到输送器3844上，并且例如，通过其他输送器和/或机器人或手动，动子可以在处理之后从输送器3844被带离到其他合适的装置。
包括隔离器的磁性移动系统
参照图33A和33B(统称为图33)，示出了根据另一实施例的磁性移动设备4050，其包括工作主体4030、携载一个或多个物体(例如部件或样品)的动子4010，例如，隔离器4090和隔离门4095。工作主体和动子可以基本上类似于本文所述的其他工作主体和动子起作用。工作主体 4030提供工作区域4036。工作区域4036延伸到隔离器4090中并且还延伸到周围环境4092中。工作区域4036的一部分在隔离器4090内部，并且工作区域4036的一部分在隔离器外部。在各种实施例中，隔离器4090 可提供隔离环境。
尽管在图33中仅示出了一个动子4010，但是在各种实施例中，多个动子可以在系统内工作，每个动子可能具有如前所述的独立可控运动；动子4010包括磁性主体，磁性主体包括一个或多个磁阵列，并且磁性主体可以与流过工作主体4030中的工作主体导电元件的电流产生的磁场相互作用，以可控地将动子4010在多达两个平面方向/DOF上移动。在各种实施例中，在不接触工作主体4030的悬浮模式下操作时，可以在多达6个方向/DOF上可控地移动动子。
工作表面4036可以覆盖有合适的覆盖材料(例如，包括但不限于不锈钢、铝、金属、玻璃和/或塑料)，以保护工作主体4030免受隔离器4090 内的隔离环境的影响。在所示实施例中，当隔离门4095打开时(例如通过向上移动)，隔离器环境(或等效地“隔离环境”)将连接到周围环境4092。在各种实施例中，可使用密封件在可移动隔离门4095和隔离器4090的壁之间的间隙周围，并且还可以在门4095的底部使用，例如，使得门和工作主体顶表面4036之间的接触区形成气密密封或任何其他类型的密封。当隔离器4095门关闭时，隔离器环境将与周围环境4092断开。在各种实施例中，隔离器内的隔离器环境可以是与外部环境(例如，周围环境4092) 不同的特殊环境，包括但不限于具有高压、真空、高温、低温的环境，例如具有化学反应性、腐蚀性、有毒、清洁、无水环境、无氧环境、纯氮环境、惰性气体的环境、污染环境和/或清洁环境。在各种实施方案中，隔离环境的一种或多种物理或化学性质可以与外部环境的一种或多种物理或化学性质明显不同。合适的管道/软管(未示出)可以连接到隔离器4090，以保持隔离器4090内的隔离器环境的特殊物理和/或化学特性。在隔离器环境内，一个或多个操作任务，例如自动化任务，例如，可以出于与制造、组装、测试、检查和/或分析相关的目的来执行。这种任务的非限制性实例是例如填充，溅射，电子束检查，光刻，涂漆，涂覆和/或清洁。在隔离器环境中执行一个或多个任务之前，可以在-X方向上可控地将动子移动到隔离器中，之后可以关闭隔离门4095。在完成一个或多个任务之后，可以打开隔离门，之后可以在+X方向上可控地将动子移出隔离器。
图33A示出了当隔离门4095打开时动子4010可以位于隔离器外部，例如，在周围环境中。图33B是当隔离门4095关闭且动子4010在与周围环境4092分开的隔离环境内时的设备4050的剖视图。
参照图34，示出了根据另一示例性实施例的另一磁性移动设备4150，其中侧壁被切除。该设备包括具有工作区域4136的工作主体4130、多个动子4110A-4110H、多个隔离器4190A-4190B(统称为“4190”)和隔离缓冲器4191。工作区域4136跨越多个隔离器4190、隔离缓冲器4191和周围环境4192。多个隔离器4190中的每个隔离器提供隔离环境，在各种实施例中，隔离环境可以被配置为通过诸如对应于隔离器4190A的隔离门 4195A的相应隔离门接通和断开。在所示实施例中，隔离缓冲器4191在周围环境4192和隔离环境之间提供缓冲环境。缓冲环境4191可以通过缓冲门(例如缓冲门4196)与周围环境连接或断开。就前面关于图33所述的一个或多个物理或化学特性而言，每个隔离环境可以与周围环境4192 明显不同。尽管图34中示出了两个隔离器，但是在各种实施例中，该设备可以包括更多或者更少的隔离器。
通常，在诸如上述那些实施例中，一个或多个动子可以可控地移动到由隔离器限定的隔离区域中。可以关闭隔离门以将一个或多个动子保持在受控环境内以用于特定操作；之后，可以打开隔离门，并且可以可控地将动子移出隔离器。在一些实施例中，一个或多个动子可以可控地在多达6 个方向/DOF中移入和移出隔离区域而不与其接触。在一些实施例中，一个或多个动子包括第一动子和第二动子，其中第一动子可以在第二动子可控地移出隔离区域的同时可控地移动到隔离区域中，或反之亦然。
动子可以与参照图33所述的动子4010基本相同。在当前实施例中，动子4110可以通过缓冲门4196和每个相关的隔离门4195的适当操作在周围环境4192和隔离环境之间来回可控地移动。缓冲门4196以与图33 中所示的实施例中的隔离门隔离每个隔离环境的方式基本类似的方式隔离缓冲环境。
用于动子(例如动子4110G)从周围环境移动到隔离器(例如4190A) 的过程的非限制性示例可以如下：
i.与隔离环境4190A和周围环境4192之间的差相比，可以调整缓冲环境4191以使缓冲环境4191类似于周围环境4192。
ii.在步骤i)之后，然后可以提升缓冲门以连接缓冲环境4191和周围环境4192，使得可以可控地将动子4110G从周围环境4192移动到缓冲环境4191内。
iii.一旦动子4110G在缓冲环境4191内，则可以关闭缓冲门4196，然后可以调整缓冲环境以基本上类似于隔离环境4190A。
iv.在步骤iii)之后，然后可以提升隔离门4195A以连接隔离环境 4190A和缓冲环境4191，使得可以可控地将动子4110G从4191移动到4190A的内部。
v.一旦动子4110G在4190A内，则可以关闭隔离门4195A，并且可以在4190A中处理任何物体，例如由动子4110G携载的一个或多个部件。在各种实施例中，动子4110G可以被配置为执行隔离环境4190A内的操作，例如自动化操作。
在各种实施例中，通过颠倒上述过程，可以将动子从隔离器移回到环境。在各种实施例中，将动子从周围环境传送到隔离器中的过程可以与将另一个动子从隔离器传送回周围环境的过程同时发生。例如，参见图34，在各种实施例中，在步骤iv)期间，当4110G从4191A移动到4190A时，另一个动子(例如4110A)可以同时可控地从4190A移动到4191；在步骤ii)期间，当4110G从4192移动到4191时，另一个动子(例如4110E) 可以同时可控地从4191移动到4192。
具有动子的自动装载/卸载/存储的磁力移动设备
在各种实施例中，诸如本文先前所述的磁性移动设备可包括多个动子，并且动子的数量可在两个或更多个到一千个或更多个的范围内。通常，可能需要存储、包装和/或在诸如工作主体的工作主体的工作表面上移动如此之多的动子；由于每个动子所包括的磁化元件，在彼此靠近的任何两个动子之间可能存在非常强的相互作用力，因此以安全的方式处理这么多的动子可能是具有挑战性的。此外，所需的动子的数量可能随制造需求而变化，制造需求可能会不时变化；如果太多(例如超过必要的)动子位于工作主体的工作表面上，则一个或多个动子可能阻挡其他动子的交通，并因此可能降低整体系统操作效率；如果太少(例如少于必要的)动子位于工作主体的工作表面上，则没有足够的动子可用于执行操作，并且整体系统效率可能受损。为了允许动态调整工作主体工作区域中的动子的数量以满足任何给定过程(例如制造过程)的时变需求，例如，可以使用存储装置作为缓冲器来保持不需要目前出现在工作主体上的动子，和/或在必要时向工作主体提供动子。
参照图36A和36B(统称为图36)，示出了根据另一实施例的磁性移动设备，其中该设备具有自动装载/卸载功能。该设备包括多个动子 4310A-4310C、工作主体4330、引导装置4343和边缘带式输送器4344，它们中的每一个基本上类似于参照图27A中的实施例描述的部件。在其他各种实施例中，如前所述的描述动子、工作主体、引导装置和/或传送装置的实施例的任何组合可以组合在具有这种自动装载/卸载功能的设备中。
在所示的实施例中，该设备包括重叠区域4346，如图36A中的虚线所示，其即是工作主体工作区域4336的一部分也是引导装置工作区域的一部分，其中引导装置在Z方向上与工作主体4330重叠。一个或多个动子(例如动子4310C)可以通过引导装置4343以基本上类似于本文所述方式(例如，以与关于图27A中的实施例描述的方式基本相似的方式)的方式可控地从工作主体4330移动到输送带4344。图36A中的设备还包括安装在Z运动传送台4342上的存储装置4348，其可以与先前在此公开的传送台(例如，如图23A所示的传送台3042)类似地起作用。Z运动传送台4342由任何合适的移动机构(例如轴承)引导(未示出)，并且由任何合适的马达或致动器(未示出)驱动，使得传递台4342可以在Z方向上移动。传送台4342可以被配置为携载存储装置4346以在Z方向上上下移动。存储装置4348包括多个存储体4345A-4345F，并且这些存储体在Z 方向上彼此重叠。在各种实施例中，存储装置4348可以由非磁性材料制成，例如但不限于塑料材料、木材、铝、铜和/或陶瓷，其可以减少或消除与存储在其上的动子的不期望的磁相互作用。
在所示实施例中，在两个相邻的存储体之间存在Z定向间隙以允许动子进入。在各种实施例中，每个存储体可包括一个或多个存储表面4349，并且每个存储表面4349可以容纳一个动子。每个存储表面4349可以包括约束机构以横向地约束动子(例如，在X和Y方向上)。例如，动子4310A 可以保持在存储体4345A的存储表面4349A上，使得动子的移动被限制在X和Y方向上。在各种实施例中，每个存储体可以存储一个或多个动子。例如，动子4310A可以存储在存储体4345A上，并且动子4310B可以存储在存储体4345B上。存储表面4349F的示例性约束机构在图36A 中示出，其中约束机构包括在存储表面4349上的凹八边形形状，其例如可被配置为与相应的动子的下表面上的类似但更小的凸八边形形状配合。在各种实施例中，可以实现约束存储在存储装置上的动子的移动的其他合适方法。
假设重力在-Z方向上，将动子4310C传送到存储体4345C的一个示例过程可以如下：
1)在悬浮模式下，可以通过工作主体在至少2个方向/DOF上将动子4310C从工作主体工作区域4336可控地移动到重叠区域4346 的内部；
2)可以使动子4310C落在引导装置4343上；
3)可以通过工作主体4330沿着-X方向在朝向传送器4344在1 个方向/DOF上可控地移动动子4310C，直到动子4310C的至少一半在工作主体工作区域4336之外。
4)动子4310C可以通过软着陆操作或响应于特定导电元件内部的电流流动停止而落在输送带上。由于动子和输送带之间的摩擦，输送带可以进一步沿着传送器移动动子，直到动子与存储体4345C 上的存储表面4349C横向对齐，如图36B所示，其示出了当动子4310C(沿X和Y方向)与存储体4345C上的存储表面4349C横向对准时系统的横截面侧视图。在各种实施例中，如果动子配置有诸如可由边缘带式输送器保持的屋顶边缘的延伸特征，则动子 4310C然后可由边缘带式输送器4344垂直支撑。
5)由于存储装置的Y方向宽度小于传送器的两个边缘带之间的Y 方向间隔，因此可以使携载存储装置4348的Z运动传送台沿Z方向移动，使得可以从边缘带式输送器4344上抬起动子4310C并将其约束在存储体4345C上的存储表面4349C上，如图36C中的系统的横截面侧视图所示。
6)然后Z运动传送台可以在Z方向上进一步移动，使得存储体 4345D上的下一个存储表面4349D可以用于存储另一个动子。
在各种实施例中，上述过程也可以在反向工作主体中实施，使得动子可以从存储装置4348传送到工作主体工作区域4336，即用于将动子装载到工作主体上。例如，为了将动子4310C从存储装置装载到工作主体，示例性过程可以如下：
1)存储体4345C可以从图36C所示的位置下降到图36B所示的位置，使得动子4310C从存储体4345C上的存储表面4349C上抬起，以由传送器支撑。
2)输送器然后可以将动子4310C朝向工作主体4330传送，直到动子4310C的至少一个Y定向磁阵列在工作主体工作区域内；
3)然后可以通过工作主体4330在X方向上在1个方向/DOF上可控地移动动子，同时由引导装置4343约束/引导，直到动子4310C 完全在重叠区域4346内。
4)然后，可以响应于由工作主体4330中的工作主体导电元件中的电流驱动产生的磁力，使得动子10C在Z方向上从引导装置4343 向上移动，并且在6个方向/DOF上可以可控地移动远离重叠区域 4346并朝向工作主体工作区域4336的其余部分，以便执行一个或多个操作，例如自动化任务。
在各种实施例中，任何其他合适的传送装置，例如但不限于如图26A 和26B所示的动力辊子输送器，可以用在该装置中，而不是如图36所示的边缘带式输送器。
参照图37，示出了根据一个实施例的另一磁性移动装置，其中每个存储体包括一个以上的存储表面。图37的装置的大部分细节基本上类似于图36所示装置中的细节，除了图37中的每个存储体4445包括两个存储表面4449，其可用于将两个动子保持在一个存储体上。在各种实施例中，两个动子可以从工作主体工作区域(或从一个存储体到工作主体工作区域以另一个方式)一起或一个接一个地一起传送到一个存储体中。例如，假设在存储装置的其他存储体上没有动子，则存储体4445A上的两个动子4410B、4410C可以一个接一个地从存储装置4448传送到工作主体4436：通过降低在-Z方向上的Z-运动传送台直到动子4410B和4410C完全从其存储表面抬起并由边缘带式传送器保持，然后边缘带式传送器可以将两个动子在X方向上一起传送，使得动子4410B与在图37中动子4410C占据的存储表面横向对齐；之后，Z运动传送台可以升高，使得动子4410B被存储体4445A抬起并保持在对齐的存储表面上，并且动子4410C可以通过传送器进一步传送并由工作主体驱动进入重叠区域，随后由工作主体可控地移动到工作主体工作区域。在各种实施例中，存储体可包括两个以上的存储表面，并且可操作以保持多于两个的动子。
在各种实施例中，当诸如存储装置4448的存储装置中的所有或大多数存储表面被动子占据时，经由快速释放机构，在存储装置4448可以从诸如Z-运动传送台4442的传送台移除，并且另一个空存储装置可以安装在Z运动传送台4442上。新安装的空存储装置可以用于存储额外的动子。上述过程可用于在必要时将所有动子从工作主体移动到存储装置，例如但不限于在系统维护或工作主体更换期间。
类似地，在各种实施例中，经由快速锁机构，保持一个或多个动子的存储装置可以安装在诸如传送台4442的Z运动传送台上，使得每个动子可以从存储装置移动到工作主体工作区域上，如前所述。
在各种实施例中，存储装置可用于在运输期间保持一个或多个动子。在一个或多个动子被自动或手动地放置在存储表面上之后，动子顶部表面和上述存储体的底部表面之间的Z定向空间可以填充有一个或多个间隔体，诸如但不是例如限于塑料泡沫或类似的纸或塑料基包装材料。例如，整个存储装置以及内部的动子可以放在用于运输的包装内。在各种实施例中，可以用适当的磁屏蔽来保护填充有一个或多个动子的存储装置。
通常，动子可以携载一个或多个物体，例如部件，例如但不限于生物样品、装置、可能在合适容器中的药物、正在组装的产品、原材料、组件或例如，满足所需操作、自动化任务或制造目的的需要所需的任何其他对象。合适的工具和/或机构，例如材料进给机构，可以安装或分布在工作主体上(例如，沿着工作主体的侧面，或者从上方的工作主体上方)。
工作区域分区
通常，如本文所使用的，工作主体包括工作表面，该工作表面可以逻辑地配置为一个或多个单独的工作区域，一个或多个动子可以被配置为在工作区域中移动。图38A和38B分别示出了时域(38A)中的以及在工作主体的工作表面(诸如工作主体(38B)的工作表面)的工作区域中的示例性动子的2D轨迹的图形示例。通常，在各种实施例中，工作主体平面中的2D轨迹的长度和形状都可以通过相应地修改动子的预期移动路径的时域轨迹Xr(t)和Yr(t)来配置。可以修改轨迹，使得在时间t1和t2 之间的时间跨度上命令动子(诸如此前先前描述的任何动子)从起始点1 (具有坐标Xr1，Yr1)移动到终点2(具有坐标Xr2，Yr2)。
图39示出了根据另一示例性实施例的磁性移动设备4550的示例性工作区域4536。设备4550包括工作主体4530和多个动子4510A至4510R，工作主体4530包括限定工作区域4536的工作表面。在各种实施例中，工作主体4530的总体布局可以由特定过程(例如制造，组装，处理或包装) 的需要确定，例如，在各种实施例中，并且工作主体4530可以由模块化区块组成。
在各种实施例中，工作区域4536可包括多个工作单元4521A-4521H。每个工作单元可以包括工作区域4536内的2D(二维)连续区域，其中可以进行特定的操作，处理和/或制造步骤(例如)。在各种实施例中，工作单元可以是由用户经由合适的软件装置定义的专用二维区域。在各种实施例中，工作单元的边界可以是矩形，或者可以是任何其他任意形状，例如但不限于多边形、圆形或椭圆形。
在各种实施例中，两个或更多个工作单元可以彼此邻接并且可以共享边界，例如工作单元4521B和4521C，如图39所示。在各种实施例中，两个或更多个工作单元可以间隔开，例如图39中的工作单元4521G和 4521F。工作单元边界可以与工作区域的边界重合，例如图39中的工作单元4521F和工作区域4536。在工作单元沿着工作区域边界定位的实施例中，如图39所示，人类操作员可能能够方便地访问所述工作单元中的硬件或组件。在各种实施例中，一个或多个工作单元可以完全位于工作区域内，而在它们之间没有共享任何边界。
通常，工作单元可以对应于一个或多个操作、过程、制造步骤或其他合适的功能。工作流程可以包括多个这样的操作、过程、制造步骤或其他合适的功能。例如，电话组件生产设备可以包括多个工作单元，并且在每个工作单元中可以执行某个组装任务。多个动子中的每一个可以被配置为移动到用于给定组装任务的工作单元中，并且可以根据特定工作流程从所述工作单元移动到另一个工作单元以用于后续组装任务。
通常，工作区域的一部分可以围绕一个或多个工作单元或者与一个或多个工作单元重合，并且工作区域的该部分可以用作用于动子流量的路由区域(在图39中示出为路由区域4523)，即路由区域4523包括工作主体的工作区域的一部分，其中一个或多个动子可以基于应用需求朝向它们各自的目标位置移动。通过使用被配置为驱动电流通过工作主体中的某些导电元件的合适的路由算法，可以在路由区域中可控地移动一个或多个动子以跟随由一个或多个控制器(诸如图1A中所示的一个或多个控制器160) 生成的2D轨迹，例如从第一工作单元到第二工作单元。
在各种实施例中，诸如设备4550的设备可包括一个或多个障碍物，例如图39中的障碍物4522A-4522C。在所示实施例中，每个障碍物是工作表面的不允许动子或动子无法进入的二维区域。在各种实施例中，障碍物可以对应于工具(或工具支架)，该工具(或工具支架)被定位或安装使得动子不能或不应该移动到工具/工具支架所占据的区域中，因为否则可能发生机械碰撞和/或对工具正常操作的干扰。在各种实施例中，一个或多个障碍物(诸如障碍物4522A)可以在工作单元外部，一个或多个障碍物 (诸如障碍物4522B和4522C)可以在工作单元内，并且一个或多个障碍物可以跨越工作单元和路由区域4523之间的边界。在各种实施例中，障碍物可以通过软件或通过一个或多个控制器(例如图1A中所示的控制器 160)逻辑地配置，使得一个或多个控制器可以在为动子生成轨迹期间考虑障碍物，这可以允许动子跟随障碍物周围的轨迹可控地移动而不是撞击或碰撞障碍物。
在各种实施例中，磁性移动设备可选地包括动子缓冲系统4547，如图 39所示。在各种实施例中，动子缓冲系统4547可包括动子传送装置4544 (例如但不限于例如图36A-36C所示的传送台4342的这里描述的动子传送台中的任何一个或例如只是传统的输送带)以及动子存储装置4546，例如参照图36A-36C和37所述的动子存储装置4348和4448。实施动子缓冲系统4547可以允许暂时不必要的动子从工作主体工作区域4536移动到动子存储装置4546中，使得那些暂时不需要的动子不阻挡工作区域4536 中的动子流量；当设备在工作区域4536中需要更多的动子以进行特定操作或过程时，存储在存储装置4546中的动子可以经由动子传送装置4544 移回到工作区域中以进行另外的操作或处理。因此，动子缓冲子系统4547 可以帮助提高系统流量效率。
在各种实施例中，障碍物可具有两种状态：激活状态和停用状态。当障碍物处于停用状态时，障碍物的相应区域可由一个或多个控制器用于路由一个或多个动子和/或命令一个或多个动子在工作单元中执行一个或多个操作，即当障碍物处于停用状态时，动子可能会移动到障碍区域。当障碍物处于激活状态时，可能不允许动子移动到障碍物区域中，并且一个或多个控制器可相应地产生合适的轨迹以命令动子以避开激活的障碍物。障碍物可以暂时停用：例如，工具可以暂时抬起或远离工作主体移动，使得它不会阻挡占用区域中的动子。在各种实施例中，一个或多个障碍物可以永久地处于激活状态。
控制器架构
通常，使得动子响应于每个动子中的磁化元件和由通过位于动子下方的工作主体中的一个或多个导电元件驱动的电流产生的磁场之间的磁相互作用而移动。所述电流可以由一个或多个控制器控制。如图40A所示，在各种实施例中，控制器4660(控制器4660可以与本文所述的任何其他控制器(例如图1A中所示的控制器160)基本相同地起作用)可以被分成多级控制模块。描述控制器4660中的三个控制模块的实现的非限制性实施例描述如下并且在图40A中示意性地示出：
·低级位置控制模块4662可以被配置为使用合适的控制算法控制一个或多个动子的每个可控轴，使得一个或多个动子的实际位置跟随期望的轨迹(例如2D轨迹，例如)。
·高级轨迹控制模块4664可以被配置为生成一个或多个动子的轨迹，使得一个或多个动子可以移动到一个或多个工作单元中以执行操作，并且使得一个或多个动子可以根据工作流程从一个工作单元到移动另一个工作单元。在各种实施例中，高级轨迹控制模块4664 可以包括路由器模块4666，例如，其可以被配置生成路由区域中和/或从一个工作单元到另一个工作单元的一个或多个动子的轨迹。路由器模块可以输出动子的路由轨迹，其可以由高级轨迹控制模块中的开关模块接收。开关模块可以被配置为当一个或多个动子处于路由区域中时切换到路由轨迹，并且当动子在用于特定操作的工作单元中时可以切换到主机轨迹(下面说明)。
·工作单元控制模块4670可以被配置为控制工作单元中的一个或多个动子的操作以用于特定操作。在各种实施例中，每个工作单元可具有对应的工作单元控制模块。每个工作单元控制模块4670可以同时一个接一个地为工作单元中的一个或多个动子生成主机轨迹。
在各种实施例中，控制模块可以在一个控制器中集中物理地实现。在其他实施例中，各个控制模块可以分布在各个控制器中。例如，低级位置控制模块4662可以在第一控制器中实现，高级轨迹控制模块4664可以在第二控制器中实现，并且一个或多个工作单元控制模块4670可以在编程用于特定操作和/或应用的一个或多个附加的控制器中实现。在各种实施例中，控制模块可以在两个控制器中实现：低级位置控制4662和高级轨迹控制4664可以在中央控制器中实现，并且一个或多个工作单元控制模块 4670可以在编程用于特定操作和/或应用的一个或多个主机控制器中实现。在其他实施例中，控制模块可以以不同的方式在两个控制器中实现：低级位置控制模块4662可以在区块控制器中实现，并且高级轨迹控制模块 4664和工作单元控制模块4670可以在中央控制器中实现。通常，控制模块可以使用在任何合适的计算机硬件上运行的合适软件来实现，例如但不限于中央处理单元(“CPU”)、图形处理单元(“GPU”)、微处理器、微控制器、数字信号处理器、可编程逻辑控制器(“PLC”)和/或工业PC(“IPC”) 等，或者可以直接实现为现场可编程门阵列(“FPGA”)中的硬件，或者任何上述方式的组合。在各种实施例中，双向电通信信道可存在于控制器中的一个或多个控制模块之间或跨控制器。
图40B示出了低级位置控制模块的非限制性示例，例如图40A所示的模块4662。如前所述，可以响应于发送到控制器的反馈来在至少2个方向/DOF(通常是X，Y，Z，Rx，Ry和Rz方向)上控制动子的移动；因此，可以说动子能够在至少2个方向/DOF上进行受控移动。在所示实施例中，低级位置控制模块4662包括反馈控制器模块4663，其被配置为将来自高级轨迹控制模块4664的轨迹和由诸如如图1A所示的传感器180的一个或多个传感器生成的位置反馈信号作为输入，计算被传输到换向模块 4665的力命令信号。换向模块4665相应地产生电流命令信号，然后将其传输到一个或多个放大器，例如，如图1A所示的一个或多个放大器170，以便根据电流命令信号以电流驱动所需的导电元件。由高级轨迹控制模块 4664计算动子(Xr，Yr)的2D轨迹。反馈控制器4663可以被配置为控制动子的X和Y位置以分别跟踪轨迹命令Xr和Yr。对于其他轴(例如， Z，Rx，Ry，Rz方向上的运动)，反馈控制器4663可以使得动子跟随恒定的参考位置或跟随相应轴中的轨迹。尽管动子能够在多达6个方向/DOF 中控制运动，但是可能需要动子跟随由高级轨迹控制模块4664计算的2D 轨迹。
通常，动子的运动能够在N方向/DOF(其中N≥2)中被控制，其包括至少两个面内轴X和Y。可以命令动子在M维轨迹中移动(其中当 N≥M≥2时)，其可以包括至少两个面内轴Xr和Yr。在N>M的实施例中，例如，可以使用从一个或多个设置中选择的恒定参考值或根据操作要求来命令动子在移动轨迹中未指定的方向上的移动。例如，可以命令能够在多达6个方向/DOF中进行可控运动的动子仅跟随2D轨迹(Xr，Yr)，在这种情况下，动子在Zr，Rxr，Ryr和Rzr方向上的移动可以通过设置合适的恒定设置来抵消，使得动子在那些非轨迹方向上仅在规定范围内移动 (例如，在路由区域中允许在Zr方向上的大约1mm的运动范围，并且在工作单元中允许在Zr方向上大约1.2mm的运动范围，以便在工作表面和动子底表面之间保持Zr方向上的所需气隙)。在各种实施例中，可以通过反馈控制器4663在多达三个面内方向/DOF上可控地移动动子，但是可以命令动子跟随2D轨迹(Xr，Yr)。
通常，可以独立地生成任何给定动子的2D轨迹(Xr，Yr)以用于特定操作、过程或满足任何其他系统需要。因此，动子的最终路径(Xr，Yr) 可以由工作主体平面中的线的形状和长度表示，两者都可由高级轨迹控制模块配置/修改。尽管在本文档中提到了2D轨迹，但是其他动子轴的参考命令不必设置为恒定值；在各种实施例中，可以根据多于两个维度的轨迹来命令动子。此外，尽管参照图40A和40B仅讨论了一个动子，但在各种实施例中，类似的磁性移动系统可包括多个工作单元，并且在一个或多个控制器中(例如图1A中的控制器160中)每个工作单元可具有其自己的相应工作单元控制模块(诸如模块4670)。在各种实施例中，每个工作单元控制模块可以同时为工作单元中的一个或多个动子生成主机轨迹。在各种实施例中，路由器模块4666可以同时为路由区域中的多个动子生成轨迹，这将在后面更详细地讨论。
此外，尽管在图40A中仅示出了轨迹信号，但是应当理解，控制器中的任何两个或更多个模块可能必须能够在彼此之间发送和接收信号以用于适当的反馈、命令、同步、握手和/或用于任何其他目的。在各种实施例中，在特定操作期间可能不需要动子在工作单元内移动；因此，相应的工作单元控制模块4670可以根本不将主机轨迹发送到高级轨迹控制。
工作单元
通常，如本文所用，工作单元包括工作主体上的工作区域内的二维连续区域，其中一个或多个动子被配置为在至少两个面内方向/自由度上可控地移动。在工作单元内部，动子可以被配置为可控地移动以跟随2D轨迹。在工作主体的工作区域内，动子的2D轨迹可以是具有可配置的形状和/ 或长度的线或曲线。
在各种实施例中，工作单元中的一些或全部可以被配置为被激活或停用；即，工作单元可包括部分激活区域或完整激活区域。当激活激活区域时，工作单元的激活区域可以由路由器模块(如图40A所示的路由器模块 4666)使用，以生成用于动子路由的轨迹；当激活区域被停用时，工作单元的激活区域由工作单元控制模块(例如图40A中所示的工作单元控制模块4670)保留用于特定操作(例如制造过程)，并且不可用用于动子路由的路由器模块4666。
图41A示出了根据示例性实施例的具有完整激活区域的工作单元 4721的非限制性示例。工作单元4721被配置为容纳两个动子4710A和 4710B；在其他实施例中，具有完整激活区域的工作单元可以被配置为适应任何数量的动子。在各种实施例中，工作单元可以能够容纳一个或多个动子作为动子“批”；批的大小(即批处理的动子的数量)可以根据特定操作的需要而变化。可以激活或停用工作单元4721区域的整个区域。工作单元控制模块(例如图40A中所示的工作单元控制模块4670)和路由器模块(例如图40A中所示的路由器模块4666)可以以协作方式工作，使得两个(或更多个)动子可以从路由区域4723进入工作单元4721，在工作单元4721内实现特定操作，然后离开工作单元4721。用于这种协作控制的顺序过程的一个非限制性示例如下：
(1)当工作单元处于激活状态时，路由器模块可以为两个动子 4710A和4710B从其当前位置到工作单元中的相应目标位置生成合适的2D轨迹。例如，工作单元中的动子的目的地位置可以通过一个或多个系统配置参数预先定义，或者由工作单元控制模块指定，例如离线或在动态地。此外，可以在工作区域中可控地移动动子以跟随所生成的轨迹并到达轨迹目的地。在该过程中，开关模块(例如图40A中的开关模块4668)可以使用路由轨迹作为动子轨迹。之后，路由器模块可以向工作单元控制模块发送信号，指示两个动子已准备好供工作单元处理。
(2)工作单元改变为停用状态。开关模块将主机轨迹作为动子轨迹发送到低级位置控制模块(例如，如图40A所示的低级位置控制模块4662)。工作单元控制模块开始从路由器模块接管动子，并且工作单元区域不可用于路由器模块以进行动子路由。在工作单元内的特定操作期间，动子可以保持在特定位置；或者可以移动以跟随先前存储的2D轨迹；或者可能需要跟随由工作单元控制模块与外部过程(例如但不限于另一外部机器人臂(或其他)或例如沿着另一主轴的运动)同步产生的主轨迹。
(3)特定操作完成后，工作单元控制模块可以向高级轨迹控制模块发信号通知动子的特定操作完成，工作单元可以再次变为“激活”状态；
(4)开关模块可以将路由轨迹传递给低位位置控制模块，并且路由器模块可以接管工作单元中的动子的轨迹生成，跟随路由器生成的轨迹可控地将动子移出工作单元到下一个步骤目的地。同时，路由器模块可以为新的进入动子生成合适的2D轨迹，以将它们命令到工作单元中它们各自的目的地位置。在各种实施例中，控制流程可以返回到步骤1)并且再次重复自身。
图41B示出了根据另一个实施例的工作单元的另一个非限制性示例。图41B中的工作单元4821包括两个激活区域：入口区域4824和出口区域 4825。入口区域可以成批接受一个或多个动子(在图41B的情况下为一个动子)。出口区域可以在成批移除一个或多个动子(在图41B的情况下为一个动子)。工作单元控制模块和路由器模块(根据任何先前描述的实施例)以协作方式工作，使得一个或多个动子可以经由入口区域从路由区域被接受到工作单元，一个或多个动子可以被在工作单元4821内部用2D轨迹命令以实现特定操作，并且可以将一个或多个动子从工作单元4821移除到路由区域。除入口区域和出口区域之外的工作单元的区域是非激活区域。
尽管在图41B中，在工作单元4821中存在非激活区域，即除了入口区域4824和出口区域4825之外的工作单元区域，但在各种实施例中，具有入口区域和出口区域的工作单元可以不包括非激活区域，在这种情况下，入口区域可以与出口区域并排。
尽管在图41B中，入口区域4824和出口区域4825彼此不重叠，但是在各种实施例中，工作单元的入口区域可以与其出口区域重叠。
图41B中的入口区域中的这种协作控制的顺序过程的一个非限制性示例可以如下：
(1)当入口区域处于激活状态时，路由器模块可以为一个动子 4810A从其当前位置(工作区域4821外部)到其在入口区域4824 中的目的地位置生成合适的2D轨迹。入口中的动子4810A的目的地位置可以通过系统配置参数预先定义或由工作单元控制模块指定，离线或在动态地中(例如)。诸如此前描述的任何开关模块的开关模块可以使用路由器生成的轨迹作为动子轨迹。此外，可以在工作区域中可控地移动动子以跟随路由轨迹并到达轨迹目的地。之后，路由器模块可以向工作单元控制模块发送信号，以报告动子准备好在入口区域4824中的指定位置，以便工作单元随后进行控制。
(2)然后可以将入口区域改变为停用状态。开关模块将主机轨迹作为动子轨迹发送到低级位置控制模块。工作单元控制模块开始从路由器模块接管动子4810A，并且入口区域4824用于动子路由的路由器模块不可用。在工作单元内部的制造过程期间，动子4810A以及可能已经在工作单元非激活区域中的动子(如图41B中的 4810B和4810C)可以移动以跟随先前存储的2D轨迹，或者可能需要跟随主机轨迹，其是由工作单元控制模块与外部过程或事件 (例如但不限于另一个外部机器人臂(或其他工具)或沿另一个轴的运动)同步产生的。
(3)在动子4810A离开入口区域并且特定操作不需要入口区域之后，工作单元控制模块可以向路由器模块发信号通知入口区域可以变回激活状态；
(4)工作单元入口区域的控制流程可以返回到步骤(1)以接受新的动子(连同其在各种实施例中携载的部件)。
在各种实施例中，上述顺序过程中的步骤(2)和(3)可以同时发生。
在各种实施例中，当在入口区域中时，路由器模块和工作单元控制模块可以协作地接受新的动子进入工作单元。类似地，在各种实施例中，在出口区域中，路由器模块和工作单元控制模块可以协作地移除工作单元中已经完成特定操作的动子。用于在出口区域中协调控制动子的顺序过程的一个非限制性示例如下：
(1)当动子(例如动子4810D)完成工作单元中的特定操作时，根据工作单元控制模块产生的主机轨迹命令它移动到出口区域。此外，工作单元控制模块向高级轨迹控制模块发送信号，指示出口区域已经改变到激活状态，并且出口区域中的动子准备好从工作单元移除。
(2)在激活出口区域之后，路由器模块可以为动子4810D生成一个或多个2D轨迹，以将其从出口区域中的当前位置移动到其下一个目的地位置。动子4810D的下一个目的地位置可以是由工作流程指定的另一个特定操作的另一个工作单元(例如，另一个制造步骤)。在该过程中，开关模块可以使用路由器生成的轨迹作为动子轨迹。动子4810D可控地在工作主体工作区域中移动，以跟随产生的轨迹并到达工作单元4821外部的目的地。
(3)在动子4810D离开出口区域之后，路由器模块可以向工作单元控制模块发送信号，指示动子10D已经从工作单元移除并且出口区域状态能够被改变为停用。
(4)工作单元出口区域的控制流程可以返回到步骤(1)，以从出口区域移除另一个动子(连同其在各种实施例中携载的部件)。
尽管在一个激活区域(图41B中的入口区域和出口区域)中仅示出了一个动子，但是在各种实施例中，可以在成批地从出口区域移除一个或多个动子，每个动子具有其自己的目的地位置以用于下一个特定操作。
通常，在磁性移动设备中，工作主体上的工作区域可包括一个或多个工作单元和一个路由区域。一个工作单元可包括一个或多个激活区域。每个激活区域被配置为以两种状态之一操作：激活状态和停用状态。在激活状态下，可以命令一个或多个动子在路由器区域和激活区域之间移动，以跟随由路由器模块生成的2D轨迹。在停用状态下，可以命令一个或多个动子可控地移动以跟随由工作单元控制模块生成的2D轨迹。2D轨迹可以包括分别表示动子在X和Y方向上的期望位置的至少两个可独立配置的轨迹Xr(t)和Yr(t)。
可以在工作单元中进行的操作的非限制性示例是：将部件放在由动子携载的底座组件上，检查动子上的部件是否被正确地组装，在由动子携载的底座组件上分配胶水，用液体填充到玻璃小瓶中，从容器中获取液体样品等，其中液体可以是例如药物或生物/化学样品。工作单元控制模块可以与外部过程(例如但不限于外部事件或沿外轴的移动)同步地为工作单元中的一个或多个动子生成轨迹。例如，由外部机器人保持的药物填充线可以在X和/或Y方向上移动以将液体填充到由一个动子保持的小瓶中，并且动子的X或Y运动可能需要跟随外部机器人的X和Y运动，使灌装线可以保留在动子携载的小瓶内。在各种实施例中，可以命令多个动子在工作单元中移动以跟随由工作单元控制模块生成的2D轨迹，并且多个动子的2D轨迹彼此同步。例如，在工作单元中，多个动子中的每个可以携载注射打印头，以在保持在工作主体上的大格式基板上协作地打印图案。在各种实施例中，由于工作小区的一个激活区域可以处于激活状态，可用于路由器模块路由多个动子的工作区域可以不必限于路由区域，即路由区域可以临时延伸进入工作单元的激活区域，这可以帮助提高路由效率。
工作流程
通常，如本文所使用的，工作流程是在特定过程(例如，制造过程) 期间使用一个或多个动子执行的一组顺序操作、步骤或其他动作。每个步骤可以在工作单元中执行。可以在过程开始时离线指定工作流程，并且可以在过程期间基于改变的客户要求或基于某些步骤中的处理结果来修改工作流程。例如，一个工作流程可以包括检查动子上的部件的步骤，并且基于检查结果，可以相应地修改该部件的下一步骤。例如，根据磁性移动设备(诸如本文公开的任何实施例)的实施例，其中多个部件经受特定处理，每个部件可以具有相同的工作流程，或者每个部件可以具有不同的工作流程以满足用户的要求(例如，大规模定制要求)。
在诸如图39中所示的磁性移动系统4550的示例性磁性移动系统中，工作区域可包括多个冗余工作单元，其可具有用于特定操作的相同功能。对于需要执行特定操作的每个动子，路由器模块(诸如图40A中所示的路由器模块4666)可基于一个或多个因素(例如但不限于所述工作单元的可用性、机器人系统的流量状况、动子上的部件的紧急性以及系统性能的优化(例如，吞吐量))来选择冗余工作单元中的一个。
图42示出了工作流程的非限制性示例：每个步骤4951(4951A至 4951F)表示要执行的特定操作、任务、动作等。每个步骤4951可以在一个工作单元中执行。可以为特定步骤分配多个工作单元；如前所述，路由器模块可以决定从多个分配的工作单元中使用哪个工作单元用于对部件执行的步骤。在各种实施例中，工作流程可包括一个或多个分支。在图42中，在完成步骤4951B之后，存在两个可能的步骤4951C和4951D，这意味着必须基于诸如但不限于步骤4951B处的处理结果或随时间变化的用户要求的因素来执行步骤4951C和4951D之一。
在各种实施例中，工作流程可以不时地动态地改变，并且可以根据例如不同的部件、产品或制造过程来改变。在包括大规模定制制造系统的示例性实施例中，待生产的每个产品可以与根据特定客户或特定操作指定的唯一工作流程相关。在产品的制造过程开始时，可以为产品创建独特的工作流程，并且这种工作流程可以与相应的动子相关。路由器模块可以根据与其携载的部件相关的每个工作流程的下一个操作4951为动子生成相应的轨迹。
另外，在各种实施例中，动子(和/或由动子携载的相关部件)的工作流程也可以在诸如制造过程的特定过程期间动态地改变。例如，动子被安排任务：在步骤4951B，携载将填充20ml A型液体的小瓶，并且在另一步骤(例如4951D)检查填充的液体体积(或重量)(例如在具有称重站的工作单元中)。如果称量结果表明小瓶少填充了2ml，则将动态修改动子的工作流程以将动子发送回步骤4951B以进行再填充。
在各种实施例中，每个特定操作的信息(诸如特定操作的处理结果、配方、要求和与诸如制造过程的过程相关的其他数据)也可以被记录为每个动子及其所携载的部件的电子文档。例如，在一个实施例中，工作流程相关信息可以最初记录在与动子相关的电子文档中，该动子对应于要构建的产品。这种工作流程相关信息可以由控制器(例如图1A中所示的控制器160)用于确定工作流程，或者简单地通过工作流程本身来使用。例如，电子文档可以包含用于定制产品的一组定制特征，并且控制器可以至少部分地基于电子文档为动子创建工作流程。可以包括或附加到电子文档的信息的其他非限制性示例是检查结果，在特定过程期间要实现的特征/过程，组装中使用的材料，针对在产品上执行的一个或多个特定操作的特定工作单元的时间和/或位置。出于诸如但不限于例如可追溯性、工作流程优化、动子路由和产品质量保证的目的，工作单元控制模块和/或路由器模块可以获取和/或使用电子文档中的信息。例如，一个工作单元可以被配置为测量部件内容，并且这种测量结果可以包括在与动子相关的电子文档中；例如，在用于激光标记的工作单元中，可以在该部件上标记来自与该部件相关的电子文档的一些信息。
动子
在各种实施例中，动子(诸如此前先前描述的任何动子)可与系统ID (“SID”)和/或用户ID(“UID”)相关。在各种实施例中，动子可被配置为携载例如一个或多个部件、成品或半成品。控制器(诸如本文先前描述的任何控制器)可以被配置为在内部生成SID以唯一地识别磁性移动设备 (诸如本文先前描述的任何磁性移动设备)中的每个动子。这种SID最初可以由控制器基于某些规则来分配，例如但不限于动子的初始位置，或者附着在动子上的标签中的信息。例如，可以通过使用例如光学装置或电子装置或磁性装置或电磁装置读取动子安装的标签(例如但不限于RFID标签、红外标签、条形码、QR码等)来生成这种SID。可以基于SID获取动子特定参数，例如但不限于位置传感器增益、位置传感器偏移、几何或机械参数、序列号、力系数、磁场强度等。
在各种实施例中，动子可另外临时分配有UID，例如，UID可与动子所携载的一个或多个部件相关。例如，在部件的工作流程的开始，可以将 UID分配给动子，以便在制造过程中识别部件。在从动子移除部件之后， UID可以被释放并且不再与动子相关。当动子被安排携载新部件的任务时，新的UID可能与动子相关。
通常，SID通常用于识别动子，并且UID用于识别动子上携载的一个或多个部件(或视情况而定的其他对象)。当一个或多个部件由动子携载时，UID和SID关联在一起；当部件从动子移除时，SID仍然与动子相关，但UID不再与动子相关；当随后由动子携载新部件时，可以将新UID分配给动子(或与动子相关)。
在各种实施例中，可以通过工作单元控制程序向路由器模块发送命令来将UID分配给动子。工作单元控制程序可以被配置为向路由器模块发送信号，向路由器模块询问工作单元中的动子的UID。
路由
在各种实施例中，诸如参考任何前述实施例描述的路由区域的路由区域可包括一个或多个排队区域，以在命令动子被移动到其中的工作单元未被激活接受新的动子时存储动子。例如，具有完整激活区域的目的地工作单元可以处于停用状态，或者目的地工作单元的入口区域可以处于停用状态。利用排队区域作为路由区域的一部分，如果其目的地工作单元被停用或者不准备好接受新的动子，则可以通过控制器的路由器模块(诸如图40A 中所示的路由模块4666)以2D轨迹命令准备离开源工作单元的动子首先移动进入排队区域，以便可以停用源工作单元而不必等到目的地工作单元被激活。
参照图43，示出了工作区域5036的非限制性示例，其包括工作单元 5021A至5021D。工作区域5036可以限定在工作主体(例如如参考本文的其他实施例所述的工作主体)的工作表面上。如前所述，路由区域5023 是工作区域5036的区域，但在所有工作单元之外。在所示实施例中，路由区域5023包括排队区域5026B和5026D。在其他各种实施例中，路由区域可以包括更多或更少的排队区域。
在一个实施例中，动子5010A可以具有工作流程，该工作流程包括要在工作单元5021A中执行的第一操作，随后是要在工作单元5021B中执行的第二操作。当动子5010A完成其第一操作时，工作单元5021A被激活，但是工作单元5021B可能仍然忙于其当前动子5010D，因此不能被激活以接纳动子5010A；在这种情况下，可以由路由器模块根据一个或多个适当生成的2D轨迹命令动子5010A首先移动到排队区域5026B而不是等待直到工作单元5021B被激活；结果，路由器模块可以将新的移动设备(例如移动设备5010B)带到工作单元5021A。
在各种实施例中，路由区域中的排队区域可以由用户明确指定，或者可以由路由器模块在动子流量流需要时自动创建，或者在制造系统设置开始时静态地或动态地创建。在所示实施例中，根据各种实施例，至少部分地基于以下方法中的一个或多个，控制器(未示出)的路由器模块为路由区域5023中和工作单元中的激活区域(在完成激活工作单元被激活时的整个工作单元或者激活的入口区域和激活的出口区域)的一个或多个动子生成二维(2D)面内轨迹：
(1)每个动子的目的地工作单元(位置)：在各种实施例中，可以从工作流规范或工作单元中的处理结果导出目的地。根据所携载的部件的需要，在完成特定操作之后，可以命令一个或多个动子移动到目的地工作单元以进行下一操作；控制器的路由器模块可以为具有目的地工作单元中的结束位置的动子生成2D轨迹。
(2)工作主体局部温度：在各种实施例中，多个温度传感器可以分布在工作主体内(例如本文先前描述的任何工作主体)，例如但不限于2D矩阵图案分布，并且每个温度传感器可以指示工作主体的局部区域中的温度。由于流过工作主体中的导电元件的电流产生热量，工作主体局部温度可以指示周围导电元件的负载情况。为了不使导电元件过载并导致这种工作主体的可能的性能损失或降低寿命，对于动子移动通过来说，工作区域的相对高温区域可能比相对低温区域更不优选。因此，控制器中的路由器模块可以主动避免路由动子通过工作区域的高工作温度区域，或者可以在轨迹规划期间与使用较低温度区块相比以更低频率使用高温区块。例如，当工作主体区块的温度超过阈值时，路由器模块可以为动子生成轨迹以尽可能避免使用该区块。
(3)在各种实施例中，路由器模块可以主动监控动子的一个或多个移动方向上的控制误差。动子在一个轴上的控制误差是动子在轴上的所需位置与动子在轴上的实际位置之间的差。当监控的控制误差增加时，可以响应于增加的误差实时调节动子的速度和加速度。例如，图44A和44B示出了示例性动子的X方向轨迹生成过程的一个非限制性示例。如图44B所示，2D轨迹速度r(t)的X分量是X 方向指定速度rs乘以速度调节因子f(e)。基于r(t)的积分生成 X方向轨迹xr(t)。图44A中示出了f(e)的示例，其示出了作为控制误差e的函数的速度调节因子f(e)。当控制误差超过某些极限(即emin和emax，如图44A所示)时，速度调节因子f(e) 可以减小到零，从而使动子停止移动。当误差小时，速度调节因子可以设置为1，以确保产生的轨迹速度与指定的轨迹速度rs匹配。在各种实施例中，控制误差e可以基于或等于任何合适的值(例如一个轴上的反馈控制误差，或多个轴中的控制误差的最大绝对值，或例如多个轴中的控制误差的均方值，或多个轴中的控制误差矢量) 来计算。尽管图44A和44B仅示出了在X方向上的轨迹调整过程，但是在各种实施例中，可以以类似的方式调整Y方向轨迹。在各种实施例中，用于产生X方向轨迹和Y方向轨迹的速度调节因子可以不相同。
(4)在各种实施例中，控制器中的路由器模块可基于其所携载的负载为一个或多个动子生成2D轨迹。当动子在悬浮模式下保持静止时，力命令(如图40B所示)与动子负荷有关。使用力命令，可以估算出动子负载。或者，在各种实施例中，负载信息可以由用户配置提供或者可以从工作流程导出：例如，如果动子带着具有已知重量的部件被移动到工作单元中，则任何增加的负载可以是从工作流程中得出并进一步用于之后的轨迹生成。例如，对于动子的给定致动力能力来说，增加的负载可能意味着增加的惯性并因此降低的加速能力。当动子负载高时，可以减小动子轨迹的加速度和/或减速度，这可以减少工作主体导电元件过载的可能性。
(5)2D碰撞避免：在各种实施例中，在工作区域中的多个动子的操作期间，至少部分地基于以下移动因子中的一个或多个，路由器模块将预测任何动子之间如果跟随它们各自的轨迹可能的2D碰撞 (其中工作区域平面中的一个动子足迹将在某个时间与另一个动子在工作主体Z方向上的足迹重叠)：当前位置(或它们的当前轨迹位置)、速度(或它们的轨迹速度)，例如，它们的最大允许 2D加速度/减速度。当预测到可能发生这样的2D碰撞时，路由器可以被配置为通过改变其2D速度(速度和/或方向)来调整其为相应的动子生成的2D轨迹以避免这种碰撞，例如但不限于减少例如一个或多个动子的速度，或改变一个或多个动子的方向。
(6)在各种实施例中，路由器模块可以为动子生成轨迹，以确保没有动子将撞击由用户配置或由工作单元控制模块指定的激活障碍物(例如，参照图39描述的那些)。通过在激活的障碍物占据的区域周围移动而生成动子的轨迹。当障碍物被停用时，路由器模块可以使用相应的区域来进行动子路由。
(7)动子优先级。在各种实施例中，优先级指数可以与每个动子相关。可以根据以下非限制性示例因子中的一个或多个来动态地确定这样的优先级指数：例如，定制产品要求，或下一次停止工作单元动子位置的可用性。在一个示例中，携载客户加急订购的对象(诸如部件或产品)的动子与携载较不紧急客户的产品的那些动子相比可以与更高的优先级指数相关。在另一个示例中，如果一个动子的下一个停止目的地工作单元被激活并且等待新动子进入特定操作，则可以增加动子的优先级指数，使得该动子将在动子路由期间以高优先级被路由。在轨迹生成期间，路由器模块将首先考虑具有高优先级指数的动子：可以用路由轨迹命令具有低优先级指数的动子给具有高优先级指数的动子让路。
根据各种实施例的路由算法的非限制性示例包括动态编程，全局优化 (其中对整个路由区域实施路由算法以用于性能优化)，局部化优化(其中路由区域被分成多个较小的子路由区域，并且对每个子路由区域实施算法)，人工智能，模糊控制，神经网络，基于流量规则的路由，预先路由的轨迹(其中对于某些路由任务，先前路由的轨迹可以被存储然后稍后用作动子轨迹)等。
通常，路由优化可以考虑多个目标，并且可以使用每个动子的当前位置作为初始条件，并且将每个动子的结束位置(即目的地)作为约束。在各种实施例中，成本函数可以是吞吐量、行进时间、系统生产率或一个或多个这些列出的因子的加权和。
力辅助操作
在各种实施例中，一个或多个反馈控制器(诸如参照图40B所述的反馈控制器)可以与动子的每个方向/运动轴相关。在这样的实施例中，从这种反馈控制器输出的力命令信号可用于改善系统性能。如图40B所示，在各种实施例中，用于动子的力命令可以是来自这种反馈控制器的输出，并且可以表示要施加在动子上的期望力。在稳态操作期间，其中动子保持静止，施加在动子上的致动力平衡外力，例如重力或由工具或动子上的其他物体(例如其他动子或通过如本文所述的机械链接件从另一动子传递的力) 施加的其他力。力命令可用于辅助和/或改进如本文所设想的磁性移动设备的操作。在整个说明书中应该理解，术语“力”通常用于包括线性方向上的力和围绕旋转轴的扭矩，除非另有说明。换句话说，能够在6个方向/DOF 上进行可控运动的动子可以经受多达6个方向上的力：如前所述的X，Y， Z，Rx，Ry和Rz。
在其中工作主体的Z方向与重力平行或相反并且动子在6方向/DOF 控制的悬浮模式中保持静止的各种实施例中，力命令Fz(即，通过Z轴反馈控制器计算的在Z方向上的期望力)可以用于指示动子重量。例如，如果从动子移除安装部件并且重力在-Z方向上，则Z轴反馈控制器输出 (即Z方向力命令)将减小，这可以指示该部件已被移除。类似地，Z方向力命令可以用于确定具有已知重量的部件是否已经装载在动子上。
软着陆操作
在各种实施例中，在悬浮操作期间，由于动子和工作主体中的制造方差，动子底部表面和工作表面之间的实际物理间隙可能偏离标称值，并且诸如图1A中所示的传感器180的传感器可能例如由于未对准和/或过程方差，不能够准确地检测实际间隙。为了使动子以受控的方式以最小的冲击着陆在工作主体上，动子和工作主体之间的相互作用力可以从力命令导出，并且可以由控制器(例如先前描述的任何控制器)进一步使用以协助着陆过程。
在一个实施例中，在能够在多达6个方向/DOF上的可控运动的悬浮动子的着陆过程期间，首先命令动子沿Z方向下降(即，在-Z方向上朝向工作主体移动，其中Z为工作主体工作区域的法线方向并且重力在-Z方向上)，例如，Zr(t)是斜坡下降信号；在下降过程中，控制器监控三个平面外轴上的力/扭矩命令(即Z方向的力，绕X旋转的扭矩，绕Y旋转的扭矩)，并将它们与各自的阈值进行比较以检测动子和工作主体之间可能的接触；如果在动子和工作主体之间发生接触，则来自反馈控制器的力命令将与接触力冲突，因此控制器可以检测到三个平面外命令中的一个已经超过阈值。如果检测到接触，则可以通过将相关轴从闭环控制模式切换到开环控制模式(其中相应的轴中的相关的力命令设置为预设的常数值)来关闭与其力命令超过阈值的轴相关的相应反馈控制回路。在各种实施例中，在一个平面外轴控制模式切换到开环模式之后，可以通过使所有平面外轴改变为开环控制模式，其中参考命令力为预设值，例如但不限于零，来完成软着陆控制过程。在其他各种实施例中，在两个平面外轴的控制模式切换到开环模式之后，可以通过使所有平面外轴改变为开环控制模式来完成软着陆控制过程，其中参考命令力例如但不限于零。在各种实施例中，在三个面外轴控制模式切换到开环模式之后，可以完成软着陆控制过程。
在各种实施例中，在软着陆之后，三个平面内轴(在该示例中，X， Y和Rz)仍然可以在闭环控制模式下操作以抵抗可能的平面内扰动力。在各种实施例中，在软着陆之后，三个平面内轴(X，Y，Rz)也可以被关闭并且在开环控制模式下操作，其中预设的力命令例如但不限于零。
在各种实施例中，力阈值可以通过实验确定，或者可以基于当动子在 6方向/DOF控制的悬浮模式下操作时其对应的稳态力命令值。
在各种实施例中，可以命令动子下降到预设的Z参考位置，然后将三个平面外轴(Z，Rx，Ry)控制切换到开环，例如，在Rx和Ry轴中使用零扭矩命令和初始开环Z力命令等于控制模式切换前的Z轴反馈控制器输出；在切换之后，可以通过在换向算法中将Z高度设置为恒定值来在换向模块(诸如图40B中所示的换向模块4665)中关闭Z高度补偿，并且进一步Z开环力命令可以逐渐减小到较小的值(例如但不限于零)以完成软着陆过程。
在各种实施例中，在着陆过程期间，可以将动子从6方向/DOF闭环控制模式切换到三个面内方向/DOF控制悬浮模式，其中三个平面外轴(Rx， Ry和Z)设置为开环电流模式，即使用Rx，Ry和Z方向上的开环力/扭矩命令代替从反馈控制器计算的命令。然后可以用Z方向力命令驱动动子，该Z方向力命令逐渐减小到较小的值，例如但不限于零。在各种实施例中，扭矩命令Tx和Ty可以设置为零。
在各种实施例中，在软着陆过程期间，在检测到触发其相应阈值的至少一个力命令之后，通过将至少一个平面外轴从闭环模式切换到开环模式，由位置反馈控制器控制的动子的闭环控制轴的数量可以从M(>＝4)减小到较低的整数。在一个实施例中，M＝6。在其他各种实施例中，M可以等于小于或等于6的任何其他整数。在各种实施例中，在软着陆期间，利用Z力命令，可以将用于动子的Z轴控制从闭环控制模式切换到开环控制模式，Z力命令可以逐渐减小到低值，例如但不限于零，其中Z方向基本上与重力方向相反。
软起飞操作
在动子起飞(或悬浮)过程中，可能希望实现从坐在工作主体上到被工作主体悬浮的平稳过渡。当动子从坐在工作主体上切换到被工作主体悬浮时，可以首先在三个平面内轴(例如X，Y和Rz)中以闭环模式控制动子，并在三个平面外轴(Rx，Ry和Z)中以开环控制模式控制动子，其中Z方向上的斜升力命令(与重力相反)和Rx和Ry方向上的恒定转矩命令为零。斜升力命令可以从低于动子重量的初始值开始。以这种方式，可以关闭换向模块中的Z补偿(参见图40B)以潜在地降低不稳定性。
在位置传感器(例如本文所述的任何传感器，或任何其他合适的位置传感器)指示动子完全悬浮离开工作主体，例如被提升特定值(例如但不限于当动子坐在工作主体上时比Z位置的差高300微米到1毫米之间的值) 之后，可以将动子的三个平面外移动轴的控制从开环控制模式切换到闭环控制模式，其中反馈控制器被配置为计算三个平面外轴(Z，Rx，Ry)上的力/扭矩命令。
在其中在6方向/DOF上控制的悬浮模式操作的动子装载有部件的各种实施例中，Z方向力命令(假设重力在负Z方向上)将成比例地增加以平衡部件的增加的重量。Z力命令的这种改变可以可选地用于检测部件是否被成功地装载在动子上，和/或检测部件装载过程的完成，从而可以相应地调度后续过程。
在各种实施例中，当在6方向/DOF上控制的悬浮模式中的动子携载部件时，如果意外地移除其所携载的部件，则Z力命令(从Z轴的反馈控制器的输出)可明显减小。控制器可以使用Z力命令的这种改变来检测部件是否被意外地从动子移除。这种卸载的自动检测可用于调节动子的工作流程，或用合适的视觉/音频信号警告机器人系统操作。
校准工作单元
在各种实施例中，工作区域中的工作单元可专用于动子校准，例如但不限于传感器偏移校准，或电流-致动力系数校准。在示例性实施例中，在动子上所携载的部件的实际位置与安装在工作主体的框架上的工具之间的差对于特定的过程或操作可能是重要的。例如，可能需要部件分配器将部件分配在动子上携载的移动电话组件上，这需要在分配工具和移动电话组件的实际位置之间的高精度位置信息。由于安装不确定性，诸如图1A 中所示的传感器180的内置位置传感器(其被配置为测量相对于工作主体的动子位移)可能不足以提供动子携载部件上的关注点与工作主体安装工具之间的所需相对位置。
图45A和45B(图45一起)示出了根据非限制性实施例的校准工作单元，并且包括三个外部位移测量传感器(5141A、5141B和5141C)。在其他各种实施例中，可以存在更多或更少的外部位移测量传感器。每个外部位移测量传感器可以测量固定传感器头和安装在动子5110上的参考特征5142之间的相对距离。基于合适的工作原理，参考特征5142可以是平坦表面，用于光学传感器的镜面，或者例如，具有用于读出头5141读出的特殊图案的表面。这种外部位移测量传感器的非限制性示例包括光学传感器、三角测量传感器、激光传感器、电容传感器、相机、磁传感器、涡流传感器、电感传感器、LVDT等。动子可以包括一个或多个加工特征，例如图45B中所示的圆孔和槽，这使得部件夹持器或部件能够重复地安装在动子上，而部件和参考特征之间相对位置的方差非常小。校准工作单元可以被配置为测量来自内置动子位移系统传感器5180(其可以与图1A中所示的传感器180基本相同的方式操作)和外部位移测量传感器5141的读数之间的实际差。系统传感器5180可包括参考目标(例如动子上的磁性图案5112)和安装在工作主体上的磁场读取头5182。利用校准数据，部件可以相对于工作主体安装工具更精确地定位。外部位移测量传感器可以具有非常有限的工作范围，例如校准工作单元中的非常小的工作区域，并且系统传感器5180可以在更加延伸的区域上工作，例如但不限于整个工作区域。从校准工作单元获得的校准数据表示系统传感器目标与动子所携载部件的关注点之间的空间位置偏移，因此可用于帮助提高部件在比校准工作单元大得多的工作区域上的定位精度。
错位感应
在各种实施例中，作为反馈控制器的输出的力命令可用于在制造过程期间检测组件偏移。当将工件安装到由动子所携载的组件中时，配合力将随着工件与动子上的组件之间的未对准误差而改变。例如，如图46A所示，在工作单元中，期望销5249被分配到由动子5210携载的组件中的孔5248 中。如果销在一个方向上未对准，例如但不限于X，则销和孔之间的插入力将明显增加。力命令信息可以用作相互作用力反馈以辅助组装过程。例如，如图46B所示，当孔在X方向上偏离销时，在插入过程中，力Fxr (即来自X轴反馈控制器的X方向力命令)将高于销完全与孔对中的情况；当Fxr高于特定阈值时，可以根据算法(例如但不限于反馈控制定律) 命令动子在-X方向上移动。
图47示出了根据特定实施例的力辅助组装过程5300的非限制性示例。轨迹生成模块5302输出生成的轨迹5304。在力辅助组装过程期间，来自位置反馈控制模块5308的力命令输出5306可选地被馈送到力控制器5310，其产生轨迹校正信号5312。当控制回路5314被激活时，校正的轨迹5316 (产生的轨迹减去轨迹校正)被发送到位置反馈控制器5308。在各种实施例中，力控制器5310可以在一个或多个方向上使用力命令5306来产生一个或多个方向上的轨迹校正5312。在各种实施例中，力控制器5310可以以比位置控制回路的采样率明显更低的采样率运行。轨迹校正可以限于预设的最大允许值以避免过度校正。当力控制器5310关闭时，轨迹校正5312 可以设置为零。力控制器5310可以使用文献中已知的合适的反馈控制法则来实现，例如但不限于PID控制器、鲁棒控制器、滑动模式控制器、自适应控制器或环路整形控制器。
在各种实施例中，当动子在用于特定操作的工作单元中工作时，可以可选地打开力控制回路用于动子控制，这可以辅助工作单元中的制造过程：力控制器可以采取力命令(在一个或多个方向上)作为输入并计算轨迹校正(在一个或多个方向上)，并且所产生的轨迹减去轨迹校正可以被发送到位置反馈控制器，这可以改善制造过程(例如但不限于组装)的质量。
本领域技术人员应该理解，轨迹校正等于生成的轨迹加上另一个校正值，其是负轨迹校正。
省电
在各种实施例中，当动子被悬浮(在动子和工作主体的工作表面之间存在空气间隙)(假设重力在-Z方向上)时，需要磁力来平衡重力，因此需要电能来提供这种力。为了降低功耗，动子可以在空转(即没有被命令移动，例如在等待执行任务时)时落在工作主体上以节省电力。一旦空转动子被分配了移动到新位置的轨迹，动子可以起飞，使工作主体沿Z方向离开，然后根据2D轨迹可控地移动到目的地。如果动子轨迹在一定时间内没有改变，则可以认为动子进入空转状态。
在各种实施例中，可以在两种操作模式之间切换动子：模式1)在工作表面的法线方向上在动子和工作主体之间具有操作气隙的6或更多方向 /DOF控制的悬浮模式，其中动子在6个或更多方向/DOF上可控制地移动以跟随工作区域中的2D轨迹；模式2)在2D位置处坐在工作主体平面上的三面内方向/DOF控制的模式，其中动子被命令保持在工作区域中的一个位置处，具有由反馈控制器控制的三个面内轴(X，Y，和Rz)。当动子从模式1)切换到模式2)时，在转换期间可能需要如前所述的软着陆过程；当动子从模式2)切换到模式1)时，在转换期间可能需要如前所述的软起飞过程。
通常，在从一个位置行进到另一个位置的同时，在悬浮模式下可以在 6个方向/DOF上可控地移动动子；一旦动子到达目的地并且处于等待下一步骤的状态，动子可以落在工作主体上以节省电力，并且在坐在工作主体上时可以可控地相对于3个方向/DOF(X和Y和绕Z旋转)保持动子。在固定位置利用三个面内方向/DOF控制动子可以帮助最小化来自动子的其他通过的干扰。一旦命令动子执行任务，动子就可以从三个面内方向/ DOF控制的坐姿模式切换到6方向/DOF控制的悬浮模式。
在各种实施例中，当动子从一个位置行进到另一个位置时，可以使用 6方向-DOF控制的悬浮模式或其中在Z、Rx和Ry方向上被动悬浮的3 方向/DOF悬浮模式。
在另一个实施例中，如果没有可能影响动子的移动或位置的周围动子，则可以完全关闭与坐在工作主体上空转的动子相关的导电元件中的电流。
非限制性示例性实施例
图48示出了根据另一实施例的磁性移动设备，其包括工作主体5430，工作主体5430具有限定工作主体工作区域5436的表面，在其上多个动子 (5410A至5410Q)在至少三个面内方向/DOF(X，Y，Rz)上可控地移动。工作主体工作区域5436包括多个工作单元5421A、5421B、5421C，如图48所示，以及路由区域5423。路由区域包括工作单元5421C附近的排队区域5426C，以及工作单元5421A附近的排队区域5426A。输送器与工作单元5421A连接以一次将一个部件发送到动子，例如，一部分从输送带传递到图48中所示的动子10A，其中每个部件用椭圆表示(表示其截面)。当部件在输送带上时，每个椭圆形部件的长轴朝向X方向。机器人系统任务是：a)使用动子在工作单元5421A中一次从输送器获得一个部件；b)在工作单元5421B中将部件定向旋转90度；c)在工作单元5421C 中重新定位四个动子以及它们携载的部件，使得一次可以通过具有真空杯的机器人臂(如前所述)抓住/移除四个部件。
工作单元5421A专用于一次从输送器系统捕获一个部件，或者通过动量和/或重力直接通过或飞落。在动子捕获5421A中的部件之后，动子将移动到工作单元5421B中以使部件绕工作单元5421B中的Z轴旋转90度。稍后将参照图49讨论工作单元5421B中的操作细节。在所携载的部件绕 Z旋转90度之后，动子将离开工作单元5421B并移动到排队区域5426C中。排队区域5426C中的动子将被馈送到工作单元5421C中的预定义初始位置，直到四个动子在5426C内。此外，机器人臂将利用一些机构(例如但不限于真空杯)将四个部件从四个动子中取出。接下来，四个空的动子将从工作单元5421C释放并被命令移动到排队区域5426A，使得当工作单元5421A被激活时，一个动子将被发送到工作单元21A以从输送器捕获新的部件。排队区域5426C用于存储从工作单元5421B释放但由于工作单元5421C尚未被激活而不被允许进入工作单元5421C的动子。排队区域 5426A用于存储从工作单元5421C释放但由于输送带传送限制而不允许移动到工作单元5421A中的动子。
尽管工作单元5421C中的图案是1乘4的矩阵图案，但是通过适当地修改控制系统配置，在其他各种实施例中，图案可以是任意矩阵格式，例如2乘3，并且这种配置可以动态改变。
根据另一个实施例，图49A和49B(一起图49)示出了可以在工作单元中用于使动子安装部件绕Z轴旋转90度的机构的非限制性示例。特别地，图49A是工作单元5521B内的动子5510的顶视图，图49B是图49A 中的B-B线的剖视图。
旋转机构包括具有第一接合体(例如但不限于齿轮)的第一可旋转体 5545。第一可旋转体安装在动子5510上，并且借助于铰链或合适的轴承可相对于动子5510绕平行于Z方向的旋转轴5549旋转。在工作主体框架上安装有致动构件5546，其具有第二接合体(例如但不限于齿条)。部件将由第一旋转体5545携载。为了使部件绕旋转轴5549旋转90度，动子5510首先由工作主体5530相对于第二接合体在-Y方向上可控地移动直到第一和第二接合体接合。接下来，动子5510相对于致动构件5546在X方向上可控地移动，因此由于它们的接合，致动构件将迫使可旋转体5545 而绕旋转轴5549旋转。
另外，可旋转体可包括多稳态机构，该多稳定机构可被配置为在第一和第二接合体未接合时在多个稳定位置中的一个处相对于动子5510锁定旋转体5545。例如，四个盲孔(5548A至5548D)布置在第一旋转构件上，并且多锁机构5547(例如但不限于弹簧加载的活塞)安装在动子上；当盲孔(例如5548A)与多锁机构5547同轴对准时，旋转体被锁定在具有局部最小势能点的局部稳定位置处。
尽管在图49A中致动构件上的第二接合体是齿条，但在其他各种实施例中，致动构件5546可以是例如其旋转轴与定子框架固定的另一齿轮(第二可旋转体)。为了旋转第一可旋转体(与其所携载的部件一起)，可以通过合适的电动机或致动器驱动第二可旋转体以产生第二运动，例如围绕其旋转轴的旋转运动。可以相对于致动构件5546可控地移动动子5510，例如，可以在-Y方向上可控地移动动子5510，使得第一和第二接合体彼此接合。此外，致动构件可由致动器驱动以围绕其Z定向轴旋转，以在动子和致动构件之间产生第二相对运动。第一可旋转体和致动构件之间的接合将致动构件的旋转运动转换为第一可旋转体绕轴5549的旋转运动。
尽管图49中的示例是旋转第一可旋转体并且进一步将可旋转体以90 度间隔锁定在旋转位置，但这对于所有情况都不是必需的。在各种实施例中，第一可旋转体可以通过适当修改盲孔5548A的位置来实现旋转任意角度，例如但不限于间隔30度。
在一些实施例中，第二接合体(例如，齿条)可以安装在第二动子上，而不是安装在定子上。第二动子可以沿第一方向朝向动子5510移动，使得安装在第一动子上的可旋转体与第二接合体接合，然后在第二方向上第一和第二动子之间的相对运动(其与第一方向不平行，例如，第二方向与第一方向正交)可控地产生，以使第一可旋转体相对于第一动子旋转。第一动子和第二动子之间的相对运动可以通过相对于定子，仅移动第一动子，或仅移动第二动子，或者移动第一动子和第二动子两者来产生。第一可旋转体可以能够旋转而不需要在第一动子上进行任何移动，即，可以通过在保持第一动子与定子静止的同时仅可控地移动第二动子来产生第一动子和第二动子之间的相对运动。
通常，在工作单元中，磁性移动设备可包括第一动子和第二接合体，第一动子包括能够相对于第一动子围绕Z定向轴线旋转的第一可旋转体。第一可旋转体包括第一接合体；第二接合体。第一动子和第二接合体被配置为如下旋转可旋转体：(1)第一动子可相对于第二接合体可控地移动以接合第一和第二接合体(“第一相对运动”)；(2)第一动子可相对于第二接合体可控地移动，以使第一可旋转体相对于第一动子旋转(“第二相对运动”)。在各种实施例中，第一接合体可以是齿轮，第二接合体可以是齿条。在各种实施例中，第二接合体可以是固定的。在各种实施例中，第二接合体可以安装在第二动子上。在各种实施例中，第一动子相对于第二接合体的移动可以是线性运动、旋转运动或两者。在各种实施例中，第一相对运动可以是线性运动，第二相对运动可以是旋转运动。在一些实施例中，第一接合体可以是叉，第二接合体可以是销，如图14A和14B 所示。
在一些实施例中，第一相对运动方向可以与第二相对运动方向正交。
在一些实施例中，可以存在安装在第一可旋转体和第一动子之间的多稳态锁机构，其可以在多个稳定位置中锁定第一可旋转体相对于动子的Z 旋转位置(绕Z轴49旋转)，使得第一可旋转体在从第二接合体脱离之后可以保持其绕Z的旋转位置。
在一些实施例中，第一可旋转体可以是经由旋转轴承由第一动子支撑的第一齿轮(第一接合体)，第二接合体是与定子框架固定的齿条。第一相对运动可以是在与齿条定向正交的方向上的平移运动(例如图12中的 -Y)，使得第一可旋转体上的齿轮可以与齿条(第二接合体)接合。第二相对运动可以是沿齿条定向的平移运动(例如图12中的X)。
在一些实施例中，第一旋转体可以是图50A中所示的磁性齿轮5645，其包括沿其圆形外围表面分布的交替磁段，并且磁性齿轮5645(第一接合体)可以绕附接到第一动子5610的Z定向轴5649旋转。因此，第二接合体可以是磁性齿条5646，磁性齿条5646包括分布在长线上的交替磁段，如图50B所示。第一和第二接合体可以通过磁性齿轮5645的外表面上的交替磁场和分布在磁性齿条表面5646上的交替磁场可拆卸地耦合。结果，第一和第二接合体可以在没有物理接触的情况下接合。
在如图51A和51B所示的一些实施例中，第一动子和第一可旋转体基本上类似于图50A和50B中的那些。第二接合体可以是一组线圈，其可以通过驱动流过线圈的电流来产生磁场，从而产生交替磁场。
在一些实施例中，第一可旋转体构件包括通过旋转轴承由第一动子支撑的第一齿轮(第一接合体)，并且第二接合体是绕与定子框架固定的Z 定向轴旋转的第二齿轮。第一相对运动是在连接第一齿轮和第二齿轮的中心的方向上的平移运动，使得两个齿轮可以接合。第二相对运动是利用合适的致动器或马达致动的绕第二齿轮的Z轴的旋转运动。
在一些实施例中，第一可旋转体可包括通过旋转轴承由第一动子支撑的齿轮(第一接合体)，第二接合体与第二动子固定的齿条。第一相对运动是在垂直于齿条定向的方向上的平移运动，使得齿轮可以与齿条接合。第二相对运动是沿着齿条定向(与齿轮圆相切)的平移运动，由第二动子的运动、第一动子的运动或两个动子的运动产生。
具有垂直工作主体和水平工作主体的系统的非限制性示例
图52示出了根据本发明的特定实施例的磁性移动设备5850。设备 5850包括第一工作主体5830A和第二工作主体5830B。第一工作主体提供第一工作区域5836A，第二工作主体提供第二工作区域5836B。第一工作主体工作区域的面内方向是XA，YA，第一工作主体工作区域5836A的法线方向是ZA。第二工作主体工作区域的面内方向是XB，YB，并且第二工作主体工作区域5836B的法线方向是ZB。通常，ZA和ZB彼此不平行。特别地，ZA和ZB可以彼此正交，例如，ZB在-YA方向上。重力可以在-ZA方向上。第一多个动子在第一工作区域中工作，例如动子5810A，为简洁起见未示出其他动子。第二多个动子在第二工作区域中工作，例如动子5810B、5810C。第一工作区域和第二工作区域可以彼此正交。
在各种实施例中，该设备可包括一个或多个输送器，该输送器传送部件以便第二多个动子拾取。第二多个动子中的动子(在第二工作区域中工作)可以从由输送器58100传送的部件携载器58101中拾取部件。例如，动子5810B可以从携载多个部件58102的托盘58101B拾取部件58102，并且托盘58101B可以通过输送器系统58100B在YA方向上传送。动子5810B可包括末端执行器，例如但不限于夹子或吸盘；或者，动子5810B 可以携载由车载电池(即由动子携载的电池)供电的致动器；末端执行器或由电池供电的致动器可用于从托盘58101B拾取部件58102。之后，可以可控地将动子5810B移动到一个位置，以将拾取的部件分配到在第一工作区域5836A中工作的第一多个动子中的另一个动子上。例如，第二多个动子中的动子可移动到动子5810C在图52中占据的位置，并且另一个动子5810A可在第一工作区域上可控地移动到一位置，使得第二工作主体工作区域平面与工作主体5810A相交。磁性移动设备可以包括多个输送器 (58100A，58100B)，每个输送器可以在第一工作主体工作区域中工作的动子上携载将要组装的一种类型的部件；可以可控地移动第二工作主体工作区域中的第二多个动子(例如5810B或5810C)以从部件携载器(例如托盘58101A，58101B)拾取一个或多个部件并进一步将拾取的部件分配在第一工作主体工作区域中工作的第一多个动子上。
通常，磁性移动设备5850可包括提供第一工作主体工作区域的第一工作主体和提供第二工作主体工作区域的第二工作主体。第一工作主体工作区域具有第一法线方向ZA，第二工作主体工作区域具有与第一法线方向 ZA不平行的第二法线方向ZB。第一多个动子在第一工作主体工作区域内工作，第二多个动子在第二工作主体工作区域内工作。第一工作主体工作区域与第二工作主体工作区域平面(第二工作主体工作区域所在的平面) 相交。设备5850可包括一个输送器，其在不同于第一工作主体的ZA位置的ZA位置的平面中携载部件；在各种实施例中，第一工作主体工作区域在ZA方向上与输送器重叠。第二多个动子中的第二动子可以在第二工作区域中可控地移动以从输送器拾取部件，并且第一多个动子中的第一动子可以可控地移动以与第二工作主体工作区域平面相交；此外，第二动子可以可控地在第二工作主体工作区域中移动，以在第一动子上分配一个或多个部件。
尽管上述装置示出了第二动子从传送器拾取部件并且将拾取的部件分配在第一动子上，但是在各种实施例中，第二动子可以从第一动子拾取部件并且进一步将拾取的部件分配在输送带上。
手动操作模式
在各种实施例中，可以在Rz轴上反馈控制动子，并且可以在X和Y 方向中的一个或两个中利用开环力命令来控制动子。该模式可用于通过在 X和Y方向中的一个或两个方向上手动移动动子来教导动子和工作主体安装工具之间的对准位置。可以将动子在工作单元中手动移动到特定位置以与工作主体安装工具配合。当动子在三个面内方向/DOF控制模式下操作时，可以记录这种配合位置以供以后使用。可以沿着用户优选路径在工作单元中移动动子，并且由控制器记录路径以形成存储的轨迹，其可以稍后使用以当在闭环模式下控制所有三个平面内方向/DOF运动时，驱动动子运动。记录的路径可以用合适的算法处理，例如但不限于平滑、滤波、加速度调整，并且处理的结果将用作存储的轨迹。
示例性实施例条款
根据如下条款描述根据本说明书所考虑的非限制性实施例：
1a.一种移动设备，包括：
多个磁性主体，多个磁性主体中的每个磁性主体包括多个磁体；
其中，多个磁性主体中的至少两个被配置为机械链接；和
其中，至少两个磁性主体的第一磁性主体和第二磁性主体被配置为在机械链接时相对于彼此移动。
1b.如条款1a的移动设备，其中当所述至少两个磁性主体机械链接时，在至少一个线性方向上的所述至少两个磁性主体之间的相对移动被约束。
1c.如条款1b的移动设备，其中当所述至少两个磁性主体机械链接时，在至少两个线性方向上的所述至少两个磁性主体之间的相对移动被约束。
1d.如条款1a至1c中任一项的移动设备，其中当所述至少两个磁性主体机械链接时，所述至少两个磁性主体之间的相对移动被限制在至少一个旋转方向上。
1e.如条款1d的移动设备，其中当所述至少两个磁性主体机械链接时，所述至少两个磁性主体之间的相对移动被限制在至少两个旋转方向上。
1f.如条款1a至1e中任一项的移动设备，其中：
第一磁性主体包括第一至少一个保持表面；和
第二磁性主体包括第二至少一个保持表面；
其中，第一和第二至少一个保持表面被配置为当第一和第二至少一个保持表面彼此相对定位时机械地链接所述多个磁性主体中的至少两个；和
其中，第一和第二磁性主体被配置为当第一和第二至少一个保持表面彼此相对定位时相对于彼此移动，以机械地链接所述至少两个磁性主体。
1g.如条款1a至1f中任一项的移动设备，还包括至少一个铰链，铰链被配置为机械地链接所述至少两个磁性主体，其中第一和第二磁性主体被配置为当至少一个铰链机械地链接所述至少两个磁性主体时相对于彼此移动。
1h.如条款1a至1g中任一项的移动设备，还包括可旋转体，可旋转体被配置为机械地链接所述至少两个磁性主体，其中第一和第二磁性主体被配置为当可旋转体机械地链接所述至少两个磁性主体时相对于彼此移动。
1i.如条款1a至1h中任一项的移动设备，还包括末端执行器，末端执行器被配置为在所述至少两个磁性主体机械链接时响应于第一和第二磁性主体之间的相对运动而移动。
1j.如条款1a至1h中任一项的移动设备，还包括工具，工具包括相对的钳口，其中相对的钳口被配置为当所述至少两个磁性主体机械链接时响应于第一和第二磁性主体之间的相对运动而移动。
1k.如条款1至1j中任一项的移动设备，还包括至少一个致动器，致动器配置为当所述至少两个磁性主体机械链接时响应于第一和第二磁性主体之间的相对运动而致动。
11.如条款1a至1k中任一项的移动设备，还包括可弹性变形的部件，其被配置为机械链接所述至少两个磁性主体，其中第一和第二磁性主体被配置为当可弹性变形的部件机械链接所述至少两个磁性主体时相对于彼此移动。
1m.如条款1a至11中任一项的移动设备，还包括链接件体，链接件体被配置为机械链接所述至少两个磁性主体，其中第一和第二磁性主体被配置为当链接件体机械链接至少两个磁性主体时相对于彼此移动。
1n.如条款1m的移动设备，其中当所述至少两个磁性主体机械链接时，在第一方向上第一和第二磁性主体之间的相对运动使得链接件体在不同于第一方向的第二方向上移动。
1o.如条款1n的移动设备，其中第一方向在第一平面中，并且其中第二方向在与第一平面基本正交的第二平面中。
1p.如条款1m至1o中任一项的移动设备，还包括：
第一至少一个连接器，其被配置为可旋转地耦合到第一磁性主体和链接件体；
第二至少一个连接器，其被配置为可旋转地耦合到第二磁性主体和链接件体；和
连接器链接件，其机械地链接第一至少一个连接器和第二至少一个连接器，使得第一和第二至少一个连接器被配置为响应于第一和第二磁性主体的相对运动而基本上同等地旋转。
1q.如条款1p的移动设备，还包括至少一个可弹性变形的部件，其被配置为将链接件体连接到第一和第二至少一个连接器中的至少一个。
1r.一种控制移动设备移动的方法，所述移动设备包括多个磁性主体，每个磁性主体包括多个磁体，该方法包括：
为了响应于调制第一磁性主体的范围内的至少一个磁场，使多个磁性主体中的第一个机械链接到多个磁性主体中的第二个，以相对于第二磁性主体移动。
1s.一种链接设备，包括：
与第一磁场相关的第一至少一个齿轮；和
与第二磁场相关的第二至少一个齿轮；
其中，第一和第二至少一个齿轮被配置为响应于第一和第二磁场之间的磁相互作用而可拆卸地彼此耦合。
1t.一种将第一至少一个齿轮可拆卸地耦合到第二至少一个齿轮的方法，该方法包括：
使与第一磁场相关的第一至少一个齿轮响应于第一和第二磁场之间的磁相互作用而可拆卸地耦合到与第二磁场相关的第二至少一个齿轮。
1u.一种用于移动至少一个可磁性移动装置的设备，该设备包括：
多个工作主体，每个工作主体包括工作表面，至少一个可磁性移动装置被配置为在工作表面上移动，其中每个工作表面与至少一个工作磁场相关；和
至少一个传送装置，包括传送表面，至少一个可磁性移动装置被配置为在传送表面上移动，其中传送表面与至少一个传送磁场相关；
其中，响应于调制至少一个工作磁场和至少一个传送磁场中的一个或两个，可磁性移动装置可在传送表面和工作主体的工作表面之间移动。
1v.一种移动至少一个可磁性移动装置的方法，该方法包括：
响应于调制与第一工作主体的第一工作表面相关的至少一个工作磁场和与位于第一工作主体附近的传送装置的传送表面相关的至少一个传送磁场中的一个或两个，导致至少一个可磁性移动的装置，以从第一工作表面移动到传送表面；
在将至少一个可磁性移动的装置移动到传送表面上之后，将传送装置定位在具有与第二至少一个工作磁场相关的第二工作表面的第二主体附近；和
在将传送装置定位在第二主体附近之后，调制第二至少一个工作磁场和至少一个传送磁场中的一个或两个，以使至少一个磁性可移动装置从传送表面移动到第二工作表面。
1w.一种用于控制至少一个可磁性移动装置的移动的设备，该设备包括：
具有工作表面的操作结构，至少一个可磁性移动装置可在工作表面上移动；
至少一个磁场调制器；
至少一个传感器，其配置为：
检测至少一个可磁性移动装置相对于工作表面的当前位置；和
产生至少一个位置反馈信号，其表示磁性可移动装置相对于工作表面的当前位置；和
至少一个控制器，其配置为：
从至少一个传感器接收至少一个位置反馈信号；
基于至少一个位置反馈信号和磁性可移动装置的期望位置计算至少一个磁场命令；和
将至少一个移动信号传输到至少一个磁场调制器，以使至少一个磁场调制器调制一个或多个磁场，以将磁性可移动设备从当前位置移动到期望位置。
1x.一种将至少一个磁性可移动装置控制到相对于工作表面的期望位置的方法，该方法包括：
确定至少一个可磁性移动装置相对于工作表面的实际位置；
计算期望位置和实际位置之间的差；和
使用该差来调制与工作表面相关的至少一个磁场，以使磁性可移动装置朝向期望位置移动。
2a.一种移动设备，包括：
定子，包括多个线圈；
包括至少两个放置在定子附近的磁性主体的动子，多个磁性主体中的每个磁性主体包括多个磁体，所述至少两个磁性主体包括第一磁性主体和第二磁性主体；
多个电流，其通过多个线圈驱动以分别跟随多个参考命令；
控制器，至少部分地基于第一磁性主体和第二磁性主体的位置计算多个参考命令；
其中，第一磁性主体和第二磁性主体被配置为机械链接；和
其中，定子通过多个电流与第一和第二磁性主体之间的相互作用在动子上产生至少四个可独立控制的力；和
其中，至少四个可独立控制的力包括在第一磁性主体上的至少两个力和在第二磁性主体上的至少一个力；和
其中，第一磁性主体和第二磁性主体被配置为在机械链接时可控地相对于彼此移动。
2b.如条款2a的移动设备，其中当所述至少两个磁性主体机械链接时，所述至少两个磁性主体之间的相对移动被限制在至少一个线性方向上。
2c.如条款2b的移动设备，其中当所述至少两个磁性主体机械链接时，在至少两个线性方向上的所述至少两个磁性主体之间的相对移动被约束。
2d.如条款2a至2c中任一项的移动设备，其中当所述至少两个磁性主体机械链接时，所述至少两个磁性主体之间的相对移动被限制在至少一个旋转方向上。
2e.如条款2d的移动设备，其中当所述至少两个磁性主体机械链接时，所述至少两个磁性主体之间的相对移动被限制在至少两个旋转方向上。
2f.如条款2a至2e中任一项的移动设备，其中：
第一磁性主体包括第一至少一个保持表面；和
第二磁性主体包括第二至少一个保持表面；
其中，第一和第二至少一个保持表面被配置为当第一和第二至少一个保持表面彼此相对定位时机械地链接多个磁性主体中的至少两个；和
其中，第一和第二磁性主体被配置为当第一和第二至少一个保持表面彼此相对定位时相对于彼此移动，以机械地链接所述至少两个磁性主体。 2g.如条款2a至2f中任一项的移动设备，还包括至少一个铰链，铰链被配置为机械地链接至少两个磁性主体，其中第一和第二磁性主体被配置为当所述至少一个铰链机械地链接所述至少两个磁性主体时相对于彼此移动。
2h.如条款2a至2g中任一项的移动设备，还包括可旋转体，可旋转体被配置为机械地链接所述至少两个磁性主体，其中第一和第二磁性主体被配置为当可旋转体机械地链接所述至少两个磁性主体时相对于彼此移动。
2i.如条款2a至2h中任一项的移动设备，还包括末端执行器，末端执行器被配置为在所述至少两个磁性主体机械链接时响应于第一和第二磁性主体之间的相对运动而移动。
2j.如条款2a至2h中任一项的移动设备，还包括工具，工具包括相对的钳口，其中相对的钳口被配置为当所述至少两个磁性主体机械地链接时响应于第一和第二磁性主体之间的相对运动而移动。
2k.如条款2至2j中任一项的移动设备，还包括至少一个致动器，致动器被配置为在所述至少两个磁性主体机械链接时响应于第一和第二磁性主体之间的相对运动而致动。
2l.如条款2a至2k中任一项的移动设备，还包括可弹性变形的部件，其被配置为机械地链接所述至少两个磁性主体，其中第一和第二磁性主体被配置为当可弹性变形的部件机械地链接所述至少两个磁性主体时相对于彼此移动。
2m.如条款2a至21中任一项的移动设备，还包括链接件体，链接件体被配置为机械地链接至少两个磁性主体，其中第一和第二磁性主体被配置为当链接件体机械链接所述至少两个磁性主体时相对于彼此移动。
2n.如条款2m的移动设备，其中当所述少两个磁性主体机械链接时，第一和第二磁性主体之间沿第一方向的相对运动使得链接件体沿不同于第一方向的第二方向移动。
2o.如条款2n的移动设备，其中第一方向在第一平面中，并且其中第二方向在与第一平面基本正交的第二平面中。
2p.如条款2m至2o中任一项的移动设备，还包括：
第一至少一个连接器，其配置为可旋转地耦合到第一磁性主体和链接件体；
第二至少一个连接器，其配置为可旋转地耦合到第二磁性主体和链接件体；和
连接器链接件，其机械地耦合第一至少一个连接器和第二至少一个连接器，使得第一和第二至少一个连接器被配置为响应于第一和第二磁性主体的相对运动而基本上同等地旋转。
2q.如条款2p的移动设备，还包括至少一个可弹性变形的部件，其配置为将链接件体连接到第一和第二至少一个连接器中的至少一个。
2r.一种链接件设备，包括：
与第一磁场相关的第一至少一个齿轮；和
第二至少一个齿轮；
其中，第一和第二至少一个齿轮被配置为响应于第一和第二磁场之间的磁相互作用而可拆卸地彼此耦合。
2s.一种将第一至少一个齿轮可拆卸地耦合到第二至少一个齿轮的方法，该方法包括：
使与第一磁场相关的第一至少一个齿轮响应于第一和第二磁场之间的磁相互作用而可拆卸地耦合到第二至少一个齿轮。
2t.一种用于移动至少一个可磁性移动装置的设备，该设备包括：
多个工作主体，每个工作主体包括工作表面，所述至少一个可磁性移动的装置被配置为在工作表面上移动，其中每个工作表面与至少一个工作磁场相关；和
至少一个传送装置，包括传送表面，至少一个可磁性移动装置被配置为在传送表面上移动；
其中，磁性可移动装置可响应于调制所述至少一个工作磁场而从工作主体的工作表面移动到传送表面。
3a.一种移动设备，包括：
定子，包括多个电线圈和定子工作表面；
包括放置在定子附近的多个磁性主体的动子，多个磁性主体中的每个磁性主体包括多个磁体，所述多个磁性主体至少包括第一磁性主体和第二磁性主体；
通过多个线圈驱动以分别跟随多个电流参考命令的多个电流；
链接组件，机械地链接到第一磁性主体和第二磁性主体；
控制器，至少部分地基于第一和第二磁性主体的位置计算多个电流参考命令，以在第一磁性主体上产生第一至少两个独立的力，并且在第二磁性主体上产生第二至少两个独立的力；
其中定子工作表面将定子线圈与多个磁性主体分开；和
其中，链接组件包括一个延伸的链接体；和
其中，控制器控制延伸的链接体，以通过第一至少两个独立的力和第二至少两个独立的力可控地移动并产生具有至少3个自由度的延伸的可控运动；和
其中，第一至少两个独立力至少包括第一磁性主体在平行于定子工作表面的第一定子方向上的第一力和第一磁性主体在平行于定子工作表面的第二定子方向上的第二力；和
其中，第二至少两个独立力至少包括第二磁性主体在第一定子方向上的第一力和第二磁性主体在第二定子方向上的第二力；和
其中，第一定子方向与第二定子方向不平行；和
其中，延伸的可控运动至少包括第一定子方向上的第一延伸运动分量和垂直于定子表面的第三定子方向上的第三延伸运动分量；和
其中，第一和第二伸展运动分量是可独立控制的；和
其中，第三延伸运动分量是由第一磁性主体和第二磁性主体在第一定子方向上的相对运动引起的，第三延伸运动分量的行程明显长于第一和第二磁性主体在第三定子方向上运动的行程。
3b.如条款3a的移动设备，其中定子工作表面是平面；
3c.如条款3a至3b中任一项的移动设备，其中第一定子方向与第二定子方向正交。
3d.如条款3a至3c中任一项的移动设备，其中延伸的可控制运动还至少包括在第二定子方向上的第二延伸运动分量，可独立于第一和第三延伸运动分量控制。
3e.如条款3d的移动设备，其中控制器至少部分地基于第一磁性主体在第二定子方向上的位置和第二磁性主体在第二定子方向上的位置的反馈来控制第二延伸运动分量。
3f.如条款3a至3e中任一项的移动设备，其中延伸的可控制运动还至少包括围绕第三定子方向的第六延伸旋转运动分量，可独立于第一、第二和第三延伸运动分量控制。
3g.如条款3f的移动设备，其中控制器至少部分地基于第一磁性主体在第二定子方向上的位置和第二磁性主体在第二定子方向上的位置的反馈来控制第六延伸旋转运动分量。
3h.如条款3f的移动设备，其中控制器至少部分地基于第一磁性主体的围绕第三定子方向的旋转位置的反馈来控制第六延伸旋转运动分量。
3i.如条款3a至3h中任一项的移动设备，其中延伸的可控制运动还至少包括围绕第一定子方向的第四延伸旋转运动分量，可独立于第一、第二和第三延伸运动分量控制。
3j.如条款3i的移动设备，其中控制器至少部分地基于围绕第一定子方向的第一磁性主体的旋转位置和围绕第一定子方向的第二磁性主体的旋转位置的反馈来控制第四延伸的旋转运动分量。
3k.如条款3a至3j中任一项的移动设备，其中延伸的可控制运动还至少包括围绕第二定子方向的第五延伸旋转运动分量，可独立于第一、第二和第三延伸运动分量控制。
3l.如条款3k的移动设备，其中控制器至少部分地基于第一磁性主体在第三定子方向上的位置和第二磁性主体在第三定子方向上的位置的反馈来控制第五延伸旋转运动分量。
3m.如条款3k的移动设备，其中控制器至少部分地基于第一磁性主体的围绕第二定子方向的旋转位置的反馈来控制第五延伸旋转运动分量。
3n.如条款3d的移动设备，其中控制器至少部分地使用第一主体的第二力和第二主体的第二力来控制第二延伸运动分量。
3o.如条款3f的移动设备，其中控制器至少部分地使用第一主体的第二力和第二主体的第二力来控制第六延伸的旋转运动分量。
3p.如条款3a至3o中任一项的移动设备，其中控制器至少部分地使用第一主体的第一力和第二主体的第一力来控制第一延伸运动分量。
3q.如条款3a至3p中任一项的移动设备，其中控制器至少部分地使用第一主体的第一力和第二主体的第一力来控制第三延伸运动部件。
3r.如条款3g的移动设备，其中控制器至少部分地基于根据第一磁性主体在第二定子方向上的位置的反馈信号与第二磁性主体在第二定子方向上的位置的反馈信号之间的缩放差值计算的第六协调反馈来控制第六延伸运动分量。
3s.如条款3e的移动设备，其中控制器至少部分地基于根据第一磁性主体在第二定子方向上的位置的反馈信号和第二磁性主体在第二定子方向上的位置的反馈信号的加权和计算的第二协调反馈来控制第二延伸运动分量。
3t.如条款3j的移动设备，其中控制器至少部分地基于根据第一磁性主体的围绕第一定子方向的旋转位置的反馈信号和第二磁性主体围绕第一定子方向的旋转位置的反馈信号的加权和计算的第四协调反馈来控制第四延伸运动分量。
3u.如条款3a至3t中任一项的移动设备，其中控制器被配置为：
基于第六协调反馈确定第六协调力；
基于第二协调反馈确定第二协调力；
至少部分地基于第六协调力和第二协调力的总和确定产生第二磁性主体的第二力的电流参考命令；和
至少部分地基于第二协调力和第六协调力之间的差确定产生第一磁性主体的第二力的电流参考命令。
3v.如条款3a至3u中任一项的移动设备，其中：
第一至少两个独立的力还至少包括围绕第一定子方向的第一磁性主体的第四扭矩；
第二至少两个独立的力还至少包括围绕第一定子方向的第二磁性主体的第四扭矩；
控制器被配置为至少部分地基于第四协调反馈确定产生第一磁性主体的第四扭矩和第二磁性主体的第四扭矩的电流参考命令。
3w.如条款3a至3v中任一项的移动设备，其中：
连接组件至少包括第一臂体和第二臂体；
第一臂体通过第三铰链链接到延伸体；
第二臂通过第四铰链链接到延伸体；
第一臂体包括第一齿轮轮廓，其轴线与第三铰链轴同心；
第二臂体包括第二齿轮轮廓，其轴线与第四铰链轴同心；
第一臂体和第二臂体通过第一齿轮轮廓和第二齿轮轮廓之间的接合进一步链接。
3x.如条款3w中任一项的移动设备，其中第三和第四铰链中的每一个包括：
t形轴，其附接到第一和第二臂体之一；
铰链支架，其附接到延伸体。
3y.如条款3w至3x中任一项的移动设备，其中第一磁性主体通过第一铰链链接到第一臂体，第二磁性主体通过第二铰链链接到第二臂体。
3z.如条款3y的移动设备，其中第一铰链轴和第二铰链轴分别平行于第三铰链轴和第四铰链轴。
3aa.如条款3w至3z中任一项的移动设备，其中第一磁性主体通过第一双轴铰链链接到第一臂体，第二磁性主体通过第二双轴铰链链接到第二臂体。
3bb.如条款3aa的移动设备，其中：
第一双轴铰链包括第一垂直铰链、第一连接器和第一平行铰链；
第一磁性主体通过第一垂直铰链链接到第一连接器；
第一臂体通过第一平行铰链链接到第一连接器；
第二双轴铰链包括第二垂直铰链、第二连接器和第二平行铰链；
第二磁性主体通过第二垂直铰链链接到第二连接器；
第二臂体通过第二平行铰链链接到第二连接器。
3cc.如条款3bb的移动设备，其中第一垂直铰链轴垂直于工作表面。
3dd.如条款3bb至3cc中任一项的移动设备，其中第一平行铰链轴平行于工作表面。
3ee.如条款3bb至3dd中任一项的移动设备，其中第二垂直铰链轴垂直于工作表面，第二平行铰链轴平行于工作表面。
3ff.一种移动设备，包括：
定子，包括多个电线圈和定子工作表面；
包括至少两个放置在定子附近的磁性主体的动子，多个磁性主体中的每个磁性主体包括多个磁体，所述至少两个磁性主体至少包括第一磁性主体和第二磁性主体；
通过多个线圈驱动的多个电流分别跟随多个电流参考命令；
控制器至少部分地基于第一磁性主体和第二磁性主体的位置计算多个电流参考命令，以在第一磁性主体上产生第一至少两个独立的力，并且在第二磁性主体上产生第二至少一个独立的力；
其中，定子工作表面将定子线圈与所述至少两个磁性主体分开；和
其中，第一磁性主体和第二磁性主体通过第一轴承直接机械链接；和
其中，第一和第二磁性主体被配置为当第一和第二磁性主体通过第一轴承链接时可相对于彼此可控地移动；和
其中，控制器控制第一磁性主体以可控地移动并产生具有至少3个自由度的第一可控运动；和
其中，控制器控制第二磁性主体以可控地移动并产生具有至少1个自由度的第二可控运动；和
其中，第一可控运动至少包括在与定子工作表面平行的第一定子方向上的第一可控运动分量，在与定子工作表面平行的第二定子方向上的第二可控运动分量，以及围绕垂直于定子工作表面的第三定子方向的第六可控运动分量；和
其中，第一和第二定子方向不平行；和
其中，第二可控移动至少包括第七可控移动分量；和
其中，第一、第二、第六和第七可控运动分量各自是可独立控制的。
3gg.如条款3ff的移动设备，其中当至少两个磁性主体机械链接时，第一和第二磁性主体之间的相对运动被第一轴承限制在至少一个线性方向上。
3hh.如条款3ff至3gg中任一项的移动设备，其中第七可控运动分量是第一定子方向上的线性运动。
3ii.如条款3ff至3hh中任一项的移动设备，其中当所述至少两个磁性主体机械链接时，第一和第二磁性主体之间的相对移动被第一轴承限制在至少两个线性方向上。
3jj.如条款3ff至3ii中任一项的移动设备，其中当所述至少两个磁性主体机械链接时，第一和第二磁性主体之间的相对移动被第一轴承限制在至少一个旋转方向上。
3kk.如条款3jj的移动设备，其中当所述至少两个磁性主体机械链接时，第一和第二磁性主体之间的相对移动被第一轴承限制在至少两个旋转方向上。
3ll.如条款3ff至3kk中任一项的移动设备，其中当所述至少两个磁性主体机械链接时，在至少5个自由度中的第一和第二磁性主体之间的相对移动被第一轴承约束。
3m.如条款3ff至3ll中任一项的移动设备，其中：
第一轴承是线性轴承，包括第一导轨和第一滑动件；
第一导轨附接到第一和第二磁性主体中的一个，第一滑动件附接第一和第二磁性主体中的另一个。
3nn.如条款3ff至3kk中任一项的移动设备，其中：
第一轴承是径向轴承，包括第一轴和第一支架；
第一轴附接到第一和第二磁性主体中的一个，第一支架附接第一和第二磁性主体中的另一个。
3oo.如条款3ff至3nn中任一项的移动设备，其中
第一磁性主体包括第一磁阵列，第一磁阵列，其包括在第一动子方向上线性伸长的第一多个磁化段，每个磁化段具有磁化方向；以及第二磁阵列，其包括在第二动子方向上线性伸长的第二多个磁化段，每个磁化段具有磁化方向；
第二磁性主体包括第三磁阵列，其包括在第一动子方向上线性伸长的第三多个磁化段，每个磁化段具有磁化方向；
在第一、第二和第三多个磁化段中的每一个中，至少两个磁化段具有不同的磁化方向；
第一动子方向与第二动子方向不同。
3pp.如条款3oo的移动设备，其中第一动子方向与第二动子方向正交。
3qq.如条款3oo至3pp中任一项的移动设备，其中：
第二磁性主体还包括第四磁阵列，第四磁阵列包括在第二动子方向上线性伸长的第四多个磁化段，每个磁化段具有磁化方向，并且四个多个磁化段中的至少两个具有不同的磁化方向。
3rr.如条款3qq的移动设备，其中第二和第四磁阵列在第一动子方向上彼此重叠，在第二动子方向上具有第二重叠长度，并且第二重叠长度大于第二和第四磁阵列中的每一个在第二动子方向上的尺寸的85％。
3ss.如条款3ff至3rr中任一项的移动设备，其中：
第一至少两个独立力至少包括(1)第一磁阵列横向力，其在第二动子方向上由第一磁阵列和定子电流之间的相互作用产生，以及(2)第二磁阵列横向力，其在第一动子方向上由第二磁阵列和定子电流之间的相互作用产生；
第二至少一个独立力至少包括由第三磁阵列和定子电流之间的相互作用产生的第二动子方向上的第三磁阵列横向力。
3tt.如条款3ff至3ss中任一项的移动设备，其中第一导轨和第一滑动件可在第一动子方向上相对于彼此移动。
3uu.如条款3ff至3tt中任一项的移动设备，其中第一动子方向和第二动子方向平行于定子表面。
3vv.如条款3ff至3uu中任一项的移动设备，其中控制器被配置为至少部分地基于根据第一和第二磁性主体在第二定子方向上的位置的反馈之间的缩放差计算的第六协调反馈来控制第六可控运动分量。
3ww.如条款3ff至3vv中任一项的移动设备，其中控制器被配置为至少部分地基于根据第一和第三磁阵列在第二定子方向上的位置的反馈之间的缩放差计算的第六协调反馈来控制第六可控运动分量。
3xx.如条款3ff至3ww中任一项的移动设备，其中控制器被配置为至少部分地基于根据第一和第二磁性主体在第二定制方向上的位置的反馈的加权和计算的第二协调反馈来控制第二可控运动分量。
3yy.如条款3ff至3xx中任一项的移动设备，其中控制器被配置为至少部分地基于根据第一和第三磁阵列在第二定子方向上的位置的反馈的加权和计算的第二协调反馈来控制第二可控运动分量。
3zz.如条款3ff至3yy中任一项的移动设备，其中控制器被配置为：
根据第六协调反馈确定第六协调力；
根据第二协调反馈确定第二协调力；
至少部分地基于第六协调力和第二协调力的总和确定产生第一磁阵列的横向力的电流参考命令；
至少部分地基于第二协调力和第六协调力之间的差确定产生第三磁性主体的第二力的电流参考命令。
3aaa.如条款3ff至3zz中任一项的移动设备，其中第二至少一个独立力还至少包括由第四磁阵列和定子电流之间的相互作用产生的第一动子方向上的第四磁阵列横向力。
3bbb.如条款3ff至3aaa中任一项的移动设备，其中控制器被配置为至少部分地基于第二磁阵列横向力和第四磁阵列横向力来控制第一可控运动分量和第七运动分量。
3ccc.如条款3ff至3bbb中任一项的移动设备，其中，动子还包括至少一个致动器，致动器配置为当至少两个磁性主体机械链接时响应于第一和第二磁性主体之间的相对运动而致动。
3ddd.如条款3ff至3ccc中任一项的移动设备，其中，至少一个致动器包括真空产生泵。
3eee.如条款3a至3ddd中任一项的移动设备，其中动子还包括至少一个可弹性变形的部件，至少一个可弹性变形的部件被配置为机械地链接所述至少两个磁性主体，其中第一和第二磁性主体被配置为当可弹性变形的部件机械地链接所述至少两个磁性主体时相对于彼此移动。
3fff.如条款3a至3ee中任一项的移动设备，其中，动子还包括至少一个可弹性变形的部件，至少一个可弹性变形的部件被配置为当延伸的链接体在第三定子方向上移动时减少功率消耗。
3ggg.如条款3a至3fff中任一项的移动设备，其中第一磁阵列和第三磁阵列在第二动子方向上重叠。
3hhh.如条款3a至3ggg中任一项的移动设备，其中第一磁阵列和第二磁阵列在第二动子方向上重叠，在第一动子方向上的重叠长度等于第一磁阵列和第二磁性主体在第一个动子方向上的尺寸。
3iii.如条款3a至3hh中任一项的移动设备，其中动子还包括末端执行器，并且末端执行器被配置为响应于当所述至少两个磁性主体机械链接时第一和第二磁性主体之间的相对运动而产生末端效应。
3jjj.如条款3iii的移动设备，其中，末端执行器包括弹性构件，弹性构件被配置为在由末端执行器保持的部件上产生夹持力，并且夹持力与第一和第二磁性主体之间的相对运动成比例。
3kkk.一种移动设备，包括：
定子包括多个电线圈和定子工作表面；
第一动子，其包括：磁性主体，其包括多个磁体；和旋转体，其包括第一接合特征；
多个电流，其通过多个线圈驱动以分别跟随多个电流参考命令；
控制器，其计算多个电流参考命令，以可控地移动磁性主体，以产生具有至少两个自由度的可控运动；
其中，定子工作表面将定子线圈与磁性主体分开；和
其中，可控运动至少包括第一动子方向上的第一运动分量和不同于第一动子方向的第二动子方向上的第二运动分量；和
其中，第一和第二动子方向与定子工作表面平行；
其中，第一和第二运动分量各自是可独立控制的；和
其中，第一动子方向与第二动子方向不平行；
其中，旋转体和磁性主体通过铰链连接在一起，其旋转轴线在不与第一和第二动子方向共面的第三动子方向上；
其中，旋转体和磁性主体被配置为围绕铰链轴相对于彼此旋转；
其中，控制器被配置为借助于第二接合特征控制旋转体绕铰链轴的旋转运动；
其中，第一和第二接合特征被配置为至少部分地基于第一和第二接合特征之间的相对位置从接合切换到脱离。
3lll.如条款3kkk的移动设备，其中第一接合特征是接合叉，并且第二接合特征是可与第一接合特征接合的接合销。
3mmm.如条款3111的移动设备，其中接合销安装在辅助移动台上。
3nnn.如条款3mmm的移动设备，其中辅助移动台包括磁性主体，该磁性主体包括与控制器命令的定子电流相互作用的多个磁体，以在第一和第二动子方向上产生具有可独立控制的运动分量的可控运动。
3ooo.如条款3kkk的移动设备，其中第一接合特征是接合齿轮，第二接合特征是接合齿条。
3ppp.如条款3的移动设备，其中接合齿条是固定的。
3qqq.如条款3的移动设备，其中，接合齿条安装在辅助移动台上。
3rrr.如条款3qqq的移动设备，其中辅助移动台包括磁性主体，该磁性主体包括与控制器命令的定子电流相互作用的多个磁体，以在第一和第二动子方向上产生具有可独立控制的运动分量的可控运动。
3sss.如条款3kkk至3rrr中任一项的移动设备，其中当接合特征被接合时，第一动子和第二接合特征之间的相对位置被配置为改变旋转体围绕第三动子方向的旋转位置。
3ttt.如条款3kkk至3sss中任一项的移动设备，其中第一接合特征是在其外表面上具有交变磁场的接合圆柱体，并且第二接合特征包括具有交变磁场的表面。
3uuu.如条款3kkk至3ttt中任一项的移动设备，其中第一动子还包括具有至少两个可锁定位置的锁定机构，每个可锁定位置对应于围绕旋转体和磁性主体之间的第三动子方向的相对旋转位置。
3vvv.一种移动设备，包括：
定子，定子包括多个电线圈和定子工作表面；
一个或多个动子，每个动子包括磁性主体，磁性主体包括多个磁体；
多个电流，其通过多个线圈驱动以分别跟随多个电流参考命令；
控制器，其计算多个电流参考命令，以可控地移动一个或多个动子中的每一个中的磁性主体，以在每个动子上产生具有至少两个自由度的可控运动；
其中，定子工作表面将定子线圈与磁性主体分开；和
其中，每个动子上的可控运动至少包括第一动子方向上的第一运动分量和不同于第一动子方向的第二动子方向上的第二运动分量；和
其中，第一和第二动子方向与定子工作表面平行；
其中，每个动子的第一和第二运动分量各自是可独立控制的；和
其中，第一动子方向与第二动子方向不平行；
其中，一个或多个动子包括第一动子，第一动子包括多稳态机构，多稳态机构包括至少两个局部最小能量状态；
其中，第一动子还包括可致动手柄，并且可致动手柄和磁性主体之间的相对运动被配置为将多稳态机构从至少两个局部最小能量状态中的一个改变为另一个。
3www.如条款3vvv的移动设备，其中通过可控地将第一动子朝向推动特征移动以在手柄上产生致动力，从而引起手柄和磁性主体之间的相对运动，来致动手柄。
3xxx.如条款3www的移动设备，其中，推动特征是静止的。
3yyy.如条款3www的移动设备，其中，一个或多个动子还包括第二动子，并且推动特征附接到第二动子。
3zzz.一种将工件从存储装置中取出的方法，该方法包括：
提供包括多个电线圈和定子工作表面的定子；
提供包括磁性主体的动子，磁性主体包括多个磁体；
提供通过多个线圈驱动以分别跟随多个电流参考命令的多个电流；
提供控制器，其计算多个电流参考命令，以可控地移动磁性主体，以产生具有至少两个自由度的可控运动；
其中，定子工作表面将定子线圈与磁性主体分开；和
其中，可控运动至少包括第一定子方向上的第一运动分量和不同于第一动子方向的第二定子方向上的第二运动分量；和
其中，第一和第二定子方向与定子工作表面平行；
其中，第一和第二运动分量各自是可独立控制的；和
其中，第一定子方向与第二动子方向不平行；
其中，动子包括具有可变形尖头的弹性夹持器，
控制动子以可控地使夹具沿第一定子方向朝向存储装置中的工件移动，从而抓住工件；
在抓住工件之后，控制动子以可控地沿第二定子方向移动夹具，从而将工件从存储装置中取出。
4a.一种磁性移动设备，其包括：
至少一个动子，其包括：
多个磁性主体，其至少包括第一和第二磁性主体，多个磁性主体中的每个磁性主体包括至少一个磁阵列，磁阵列包括多个磁化元件，多个磁化元件被配置为当多个磁化元件中的至少一个与一个或多个磁场相互作用时，使至少一个动子经受一个或多个磁性主体力，使得至少第一和第二磁性主体相对于彼此移动。
4b.如条款4a的磁性移动设备，还包括：
机械链接件，其机械地链接至少第一和第二磁性主体，并约束在一个或多个线性或旋转方向上的至少第一和第二磁性主体之间的相对移动。
4c.如条款4b的磁性移动设备，其中机械链接件约束在线性或旋转方向的至少一个线性方向上的第一和第二磁性主体的相对运动。
4d.如条款4c的磁性移动设备，其中机械链接件约束在线性或旋转方向的至少两个线性方向上的第一和第二磁性主体之间的相对移动。
4e.如条款4b至4d中任一项的磁性移动设备，其中机械链接件约束在线性或旋转方向的至少一个旋转方向上的第一和第二磁性主体之间的相对移动。
4f.如条款4e的磁性移动设备，其中机械链接件约束在线性或旋转方向的至少两个旋转方向上的第一和第二磁性主体之间的相对移动。
4g.如条款4b至4f中任一项的磁性移动设备，其中机械链接件约束在至少五个线性或旋转上的第一和第二磁性主体之间的相对移动。
4h.如条款4b至4g中任一项的磁性移动设备，其中机械链接件被配置为以至少3个自由度移动。
4i.如条款4b至4h中任一项的磁性移动设备，其中：
机械链接件包括第一导轨和第一滑动件；和
第一导轨附接到第一和第二磁性主体中的一个，第一滑动件附接到第一和第二磁性主体中的另一个。
4j.如条款4i的磁性移动设备，还包括设置在第一导轨和第一滑动件之间的至少一个旋转轴承。
4k.如条款4b至4h中任一项的磁性移动设备，其中，
机械链接件包括可旋转的主体，该主体包括第一轴和第一支架；
其中第一轴附接到第一和第二磁性主体中的一个，第一支架附接到第一和第二磁性主体中的另一个。
4l.如条款4b至4k中任一项的磁性移动设备，其中机械链接件还包括至少一个可弹性变形的部件。
4m.如条款4a至41中任一项的磁性移动设备，其中，至少一个动子还包括至少一个致动器，致动器被配置为响应于第一和第二磁性主体之间的相对移动而致动。
4n.如条款4m的磁性移动设备，其中，至少一个动子还包括真空产生泵，并且其中，至少一个致动器被配置为激活真空产生泵。
4o.如条款4a至4n中任一项的磁性移动设备，其中，至少一个动子还包括末端执行器，末端执行器被配置为响应于第一和第二磁性主体之间的相对移动而产生末端效应。
4p.如条款4o的磁性移动设备，其中末端执行器包括至少两个构件，至少两个构件被配置为在至少两个构件的相对的抓握表面之间产生夹持力，其中夹持力与第一和第二磁性件之间的相对移动成比例。
4q.如条款4a至4p中任一项的磁性移动设备，还包括：
工作主体，其包括：
多个导电元件；和
工作表面，被配置为支撑至少一个动子；
其中，多个导电元件中的至少一个被配置为传导电流以产生一个或多个磁场。
4r.如条款4q的磁性移动设备，其中工作表面将多个导电元件与至少一个动子分开。
4s.如条款4q或4r的磁性移动设备，其中工作表面是平面。
4t.如条款4q至4s中任一项的磁性移动设备，还包括：
第一可旋转体，其包括第一接合体、附接到第一磁性主体的第一可旋转体，其中可旋转体和第一磁性主体被配置为围绕旋转轴线相对于彼此旋转；和
第二接合体；
其中，第一和第二接合体被配置为至少部分地基于第一磁性主体的移动可拆卸地耦合。
4u.如条款4t的磁性移动设备，其中第二接合体是静止的。
4v.如条款4t的磁性移动设备，其中第二接合体附接到第二磁性主体。
4w.如条款4v的磁性移动设备，其中第一和第二接合体被配置为至少部分地基于第一和第二磁性主体之间的相对移动可拆卸地耦合。
4x.如条款4t至4w中任一项的磁性移动设备，其中第一接合体是接合叉，并且接合体是接合销，其中接合叉被配置为接纳接合销。
4y.如条款4t至4w中任一项的磁性移动设备，其中第一接合特征是接合齿轮，第二接合特征是接合齿条，其中接合齿轮和接合齿条被配置为相互作用。
4z.如条款4t至4w中任一项的磁性移动设备，其中，第一接合体包括接合圆柱体，接合圆柱体包括外表面和在外表面上的多个第一磁场发生器，多个第一磁场发生器被配置为产生交变磁场，并且第二接合体包括多个第二磁场发生器，其被配置为产生交变磁场，使得第一和第二接合体被配置为彼此磁耦合。
4aa.如条款4t至4z中任一项的磁性移动设备，其中，当接合体可拆卸地耦合时，第一接合体和第二接合体之间的相对运动被配置为使可旋转体旋转。
4bb.如条款4t至4aa中任一项的磁性移动设备，其中第一磁性主体还包括具有至少两个可锁定位置的锁机构，其被配置为将可旋转体保持在相对于其旋转轴线的至少两个对应相对位置中的一个中。
4cc.如条款4q至4bb中任一项的磁性移动设备，其中至少一个动子中的第一个还包括：
多稳态机构，其被配置为处于至少两个局部最小能量状态之一；和
可致动手柄，其中可致动手柄与多个磁性主体中的一个之间的相对运动被配置为将多稳态机构从至少两个局部最小能量状态中的一个改变为另一个。
4dd.如条款4cc的磁性移动设备，其中通过可控地将至少一个动子朝向推动特征移动以在可致动手柄上产生致动力，从而引起可致动手柄与多个磁性主体之一之间的相对运动，来致动可致动手柄。
4ee.如条款4dd的磁性移动设备，其中推动特征是静止的。
4ff.如条款4dd的磁性移动设备，其中，至少一个动子包括第二动子，并且推动特征附接到第二动子。
4gg.如条款4q至4ff中任一项的磁性移动设备，还包括：
至少一个控制器，其被配置为至少部分地基于多个磁性主体相对于工作表面的位置产生至少一个电流参考命令信号；和
至少一个电流发生器，其被配置为响应于接收到至少一个电流参考命令信号而产生由多个导电元件中的至少一个导电的电流；
其中，电流使第一磁性主体经受第一至少一个独立力，并使第二磁性主体经受第二至少一个独立力。
4hh.如条款4gg的磁性移动设备，其中：
至少一个电流参考命令信号被配置为使至少一个电流发生器产生电流，使得：
第一至少一个独立力包括在平行于工作表面的第一方向上的至少一个力，以及在平行于工作表面并且不与第一方向平行的第二方向上的至少一个力；和
第二至少一个独立力包括沿第一方向的至少一个力和沿第二方向的至少一个力。
4ii.如条款4hh的磁性移动设备，其中第一方向与第二方向正交。
4jj.如条款4hh或4ii的磁性移动设备，当最终从属于条款4b时，其中机械链接件被配置为响应于由于电流而施加在第一和第二磁性主体上的力而移动。
4kk.如条款4hh至4jj中任一项的磁性移动设备，当最终从属于条款 4b时，其中机械链接件被配置为至少在第一方向和垂直于工作表面的第三方向上移动。
4ll.如条款4kk的磁性移动设备，其中，控制器被配置为至少部分地基于第一主体在第一方向上经受的至少一个力以及由第二主体在第一方向上经受的至少一个力来控制机械链接件在第一方向上的移动。
4mm.如条款4kk或4ll的磁性移动设备，其中机械链接件被配置为响应于在第一方向上的至少两个机械链接的磁性主体之间的相对移动而在第三方向上移动，其中机械链接件在第三方向上的运动范围大于至少两个机械链接的磁性主体在第三方向上的运动范围。
4nn.如条款4kk至4mm中任一项的磁性移动设备，其中，控制器被配置为至少部分地基于第一主体在第一方向上经受的至少一个力以及第二主体在第一方向上经受的至少一个力来控制机械链接件在第三方向上的移动。
4oo.如条款4kk至4nn中任一项的磁性移动设备，其中机械链接件被配置为独立于第三方向在第一方向上可控地移动。
4pp.如条款4hh至4oo中任一项的磁性移动设备，当最终从属于条款 4b时，其中机械链接件还被配置为独立于任何其他方向在第二方向上可控地移动。
4qq.如条款4pp的磁性移动设备，其中，控制器被配置为至少部分地基于第一磁性主体和第二磁性主体相对于第二方向的位置来控制机械链接件在第二方向上的移动。
4rr.如条款4pp或4qq的磁性移动设备，其中控制器被配置为至少部分地基于第一主体在第二方向上经受的至少一个力和第二主体在第二方向上经受的至少一个力来控制机械链接件在第二方向上的移动。
4ss.如条款4pp至4rr中任一项的磁性移动设备，其中，控制器被配置为至少部分地基于第一和第二磁性主体相对于第二方向的位置的加权和来控制机械链接件在第二方向上的移动。
4tt.如条款4kk至4ss中任一项的磁性移动设备，其中，机械链接件还被配置为在至少第六旋转方向上移动，第六旋转方向具有在第三方向上的旋转轴，可独立于机械链接件在第一、第二和第三方向上的移动而控制。
4uu.如条款4tt的磁性移动设备，其中控制器被配置为至少部分地基于第一和第二磁性主体相对于第二方向的位置来控制机械链接件在第六旋转方向上的移动。
4vv.如条款4tt或4uu的磁性移动设备，其中，控制器被配置为至少部分地基于第一磁性主体的位置相对于第六旋转方向的位置来控制机械链接件在第六旋转方向上的移动。
4ww.如条款4tt至4vv中任一项的磁性移动设备，其中，控制器被配置为至少部分地基于第一主体在第二方向上经受的至少一个力以及第二主体在第二方向上经受的至少一个力来控制机械链接件在第六旋转方向上的移动。
4xx.如条款4tt至4ww中任一项的磁性移动设备，其中，控制器被配置为至少部分地基于第一和第二磁性主体相对于第二方向的位置之间的缩放差来控制机械链接件在第六旋转方向上的移动。
4yy.如条款4kk至4xx中任一项的磁性移动设备，其中，机械链接件还被配置为在第四旋转方向上移动，第四旋转方向具有沿第一方向的旋转轴，可独立于机械链接件在第一、第二、第三和第六方向上的移动而控制。
4zz.如条款4yy的磁性移动设备，其中，控制器被配置为至少部分地基于第一和第二磁性主体相对于第四旋转方向的位置来控制机械链接件在第四旋转方向上的移动。
4aaa.如条款4yy或4zz的磁性移动设备，其中控制器被配置为至少部分地基于第一和第二磁性主体相对于第四旋转方向的位置的加权和来控制机械链接件在第四旋转方向上的移动。
4bbb.如条款4kk至4aaa中任一项的磁性移动设备，其中机械链接件还被配置为在第五旋转方向上移动，该第五旋转方向具有沿第二方向的旋转轴，可独立于机械链接件在第一、第二和第三方向上的移动而控制。
4ccc.如条款4bbb的磁性移动设备，其中控制器被配置为至少部分地基于第一和第二磁性主体相对于第三方向的位置来控制机械链接件在第五旋转方向上的移动。
4ddd.如条款4bbb或4ccc的移动设备，其中控制器被配置为至少部分地基于第一磁性主体相对于第五旋转方向的位置来控制机械链接件在第五旋转方向上的移动。
4eee.如条款3a至4ddd中任一项的磁性移动设备，其中：
第一磁性主体包括第一磁阵列和第二磁阵列，第一磁阵列包括在第一伸长方向上线性伸长的第一多个磁化段，每个磁化段具有磁化方向，第二磁阵列包括在第二伸长方向上线性伸长的第二多个磁化段，每个磁化段具有磁化方向；和
第二磁性主体包括第三磁阵列，该第三磁阵列包括在第一伸长方向上线性伸长的第三多个磁化段，每个磁化段具有磁化方向；
其中，在第一、第二和第三多个磁化段中的每一个中，至少两个磁化段具有不同的磁化方向；和
其中，第一伸长方向与第二伸长方向不同。
4fff.如条款4eee的磁性移动设备，其中第一伸长方向与第二伸长方向正交。
4ggg.如条款4eee或4fff的磁性移动设备，其中
第二磁性主体还包括第四磁阵列，第四磁阵列包括在第二伸长方向上线性伸长的第四多个磁化段，每个磁化段具有磁化方向；
其中，四个多个磁化段中的至少两个具有不同的磁化方向。
4hhh.如条款4ggg的磁性移动设备，其中第二和第四磁阵列在第一伸长方向上彼此重叠，第二伸长方向上的重叠长度大于第二和第四磁阵列在第二伸长方向上的尺寸中的每一个的85％。
4iii.如条款4ee至4hhh中的任何一个的磁性移动设备，当最终从属于条款4gg时，其中：
至少一个电流参考命令信号被配置为使至少一个电流发生器产生电流，使得：
第一至少一个独立力包括在第二伸长方向上的第一至少一个力，其由第一磁阵列和电流之间的相互作用产生，以及在第一伸长方向上的第二至少一个力，其由第二磁阵列和电流之间的相互作用产生；和
第二至少一个独立力包括在第二伸长方向上的第三至少一个力，其由第三磁阵列和电流之间的相互作用产生。
4jjj.如条款4ee至4iii中任一项的移动设备，当最终从属于条款4b时，其中控制器被配置为至少部分地基于第一和第三磁阵列相对于第二方向的位置之间的缩放差可控地在至少一个旋转方向上移动机械链接件，该旋转方向具有垂直于工作表面的轴。
4kkk.如条款4ee至4jjj中任一项的移动设备，当最终从属于条款4b 时，其中控制器被配置为至少部分地基于第一和第三磁阵列相对于第二方向的位置的加权和可控地在第二方向上移动机械链接件。
4lll.如条款4ee至4kkk中任一项的移动设备，其中，至少一个电流参考命令信号被配置为使得至少一个电流发生器产生电流，使得第二至少一个独立力还包括响应于第四磁阵列和电流之间的相互作用，在第一方向上的第四至少一个力。
4mmm.如条款4111的移动设备，其中，控制器被配置为至少部分地基于第二至少一个力和第四至少一个力可控地移动机械链接件。
4nnn.如条款4gg至4mmm中任一项的磁性移动设备，其中：
至少一个电流参考命令信号被配置为使至少一个电流发生器产生电流，使得：
第二至少一个独立力至少部分地基于第一和第二磁性主体的位置；和
第一至少一个独立力至少部分地基于第一和第二磁性主体的位置。
4ooo.如条款4gg至4nnn中任一项的磁性移动设备，其中：
至少一个电流参考命令信号被配置为使至少一个电流发生器产生电流，使得：
第一至少一个独立力包括第一至少一个扭矩，其在第一方向上具有旋转轴；和
第二至少一个独立力包括第二至少一个扭矩，其在第一方向上具有旋转轴；
并且其中控制器被配置为至少部分地基于第一和第二磁性主体的位置确定电流参考命令信号以产生第一和第二至少一个扭矩。
4ppp.如条款4b至4v中任一项的磁性移动设备，当最终从属于条款 4b时，其中机械链接件还包括：
链接件体；
第一至少一个连接器，其将第一磁性主体连接到链接件体；和
第二至少一个连接器，其将第二磁性主体连接到链接件体；
4qqq.如条款3w的磁性移动设备，其中：
第一至少一个连接器通过第一至少一个链接件铰链耦合到链接件体，并通过第一至少一个主体铰链耦合到第一磁性主体；和
第二至少一个连接器通过第二至少一个链接件铰链耦合到链接件体，并通过第二至少一个主体铰链耦合到第二磁性主体。
4rrr.如条款4qqq的磁性移动设备，还包括连接第一至少一个连接器和链接件体的第一至少一个可弹性变形的部件，以及连接第二至少一个连接器和链接件体的第二至少一个可弹性变形的部件。
4sss.如条款4qqq或4rrr的磁性移动设备，其中：
第一至少一个连接器包括第一齿轮，第一齿轮的旋转轴与第一至少一个链接件铰链的旋转轴同心；和
第二至少一个连接器包括第二齿轮，第二齿轮的旋转轴与第二至少一个轴铰链同心；
其中，第一至少一个连接器和第二至少一个连接器通过第一齿轮和第二齿轮之间的接合进一步链接。
4ttt.如条款4qqq至4sss中任一项的磁性移动设备，其中第一和第二链接件铰链中的每一个包括：
T形轴，其附接到第一和第二至少一个连接器中的相应一个；和
铰链支架，其附接到链接件体。
4uuu.如条款4qqq至4x中任一项的磁性移动设备，其中第一和第二至少一个主体铰链的旋转轴分别平行于第一和第二至少一个链接件铰链的旋转轴线。
4vvv.如条款4qqq至4uuu中任一项的磁性移动设备，其中第一至少一个主体铰链包括第一双轴铰链，第二至少一个主体铰链包括第二双轴铰链。
4www.如条款4vvv的磁性移动设备，其中：
第一双轴铰链包括第一垂直铰链、第一铰链体和第一平行铰链；和
第二双轴铰链包括第二垂直铰链、第二铰链体和第二平行铰链；
其中第一磁性主体通过第一垂直铰链链接到第一铰链体，并且其中第一至少一个连接器通过第一平行铰链链接到第一铰链体；和
其中第二磁性主体通过第二垂直铰链链接到第二铰链体，第二至少一个连接器通过第二平行铰链链接到第二铰链体。
4xxx.如条款4bb的磁性移动设备，其中第一垂直铰链的旋转轴垂直于工作表面。
4yyy.如条款4bb或4xxx中任一项的磁性移动设备，其中第一平行铰链的旋转轴平行于工作表面。
4zzz.如条款4p的磁性移动设备，其中至少两个构件包括可弹性变形的尖头，其可操作以保持物体。
5a.一种磁性移动设备，包括：
工作主体主体，其包括多个导电元件和工作主体工作表面；和
包括多个放置在工作主体附近的磁性主体的动子，多个磁性主体中的每个磁性主体包括多个磁++体，多个磁性主体至少包括第一磁性主体和第二磁性主体；和
机械链接第一磁性主体和第二磁性主体的机械链接件；和
至少一个传感器被配置为：
检测至少一个磁性主体相对于工作表面的当前位置；和
产生至少一个反馈信号，其表示磁性主体相对于工作表面的当前位置；和
至少一个控制器，其被配置为接收至少一个反馈信号并至少部分地基于多个磁性主体相对于工作表面的位置产生至少一个电流参考命令信号；和
至少一个电流发生器，其被配置为响应于接收到至少一个电流参考命令信号而产生由多个导电元件中的至少一个传导的多个电流；和
其中，多个电流使第一磁性主体经受第一至少两个独立的力并使第二磁性主体经受第二至少两个独立的力；
其中，工作主体工作表面将工作主体的导电元件与多个磁性主体分开；和
其中，机械链接件包括一个链接件体；和
其中，控制器被配置为控制链接件体的移动并通过第一至少两个独立力和第二至少两个独立力产生具有至少3个自由度的链接件体可控移动；和
其中，至少一个电流参考命令信号被配置为使至少一个电流发生器产生电流，使得：
第一至少两个独立力至少包括第一磁性主体在平行于工作主体工作表面的第一工作主体方向上的第一力和第一磁性主体在平行于工作主体工作表面的第二工作主体方向上的第二力；和
第二至少两个独立力至少包括第二磁性主体在第一工作主体方向上的第一力和第二磁性主体在第二工作主体方向上的第二力；和
其中，第一工作主体方向与第二工作主体方向不平行；和
其中，链接件体可控制的移动至少包括在第一工作主体方向上第一链接件体移动分量，在垂直于工作主体表面的第三工作主体方向上的第三链接件体移动分量；和
其中，第一和第二链接件体移动分量是可独立控制的；和
其中，第三链接件体移动分量是由第一磁性主体和第二磁性主体在第一工作主体方向上的相对运动引起的，第三链接件体移动分量的行程明显长于第一和第二磁性主体在第三工作主体方向上的移动的行程。
5b.如条款5a的磁性移动设备，其中工作主体工作表面是平面；
5c.如条款5a至5b中任一项的磁性移动设备，其中第一工作主体方向与第二工作主体方向正交。
5d.如条款5a至5c中任一项的磁性移动设备，其中，链接件体可控制的移动还至少包括在第二工作主体方向上的第二链接件体移动分量，其可独立于第一和第三链接件体移动分量控制；
5e.如条款5d的磁性移动设备，其中控制器被配置为至少部分地基于第一磁性主体在第二工作主体方向上的位置和第二磁性主体在第二工作主体方向上的位置来控制第二链接件体移动分量。
5f.如条款5a至5e中任一项的磁性移动设备，其中，链接件体可控制的移动还至少包括围绕第三工作主体方向的第六链接件体旋转移动分量，其可独立于第一、第二和第三链接件体移动分量控制。
5g.如条款5f的磁性移动设备，其中控制器被配置为至少部分地基于第一磁性主体在第二工作主体方向上的位置和第二磁性主体在第二工作主体方向上的位置来控制第六链接件体旋转移动分量。
5h.如条款5f的磁性移动设备，其中，控制器被配置为至少部分地基于第一磁性主体的围绕第三工作主体方向的旋转位置来控制第六链接件体旋转移动分量。
5i.如条款5a至5h中任一项的磁性移动设备，其中，链接件体可控制的移动还至少包括围绕第一工作主体方向的第四链接件体旋转移动分量，其可独立于第一、第二和第三链接件体移动分量控制。
5j.如条款5i的磁性移动设备，其中，控制器被配置为至少部分地基于第一磁性主体的围绕第一工作主体方向的旋转位置和第二磁性主体围绕第一工作主体方向的旋转位置来控制第四链接件体旋转移动分量。
5k.如条款5a至5j中任一项的磁性移动设备，其中，链接件体可控制的移动还至少包括围绕第二工作主体方向的第五链接件体旋转移动分量，其可独立于第一、第二和第三链接件体移动分量控制。
5l.如条款5k的磁性移动设备，其中控制器被配置为至少部分地基于第一磁性主体在第三工作主体方向上的位置和第二磁性主体在第三工作主体方向上的位置来控制第五链接件体旋转移动分量。
5m.如条款5k的磁性移动设备，其中，控制器被配置为至少部分地基于第一磁性主体的围绕第二工作主体方向的旋转位置来控制第五链接件体旋转移动分量。
5n.如条款5d的磁性移动设备，其中控制器被配置为至少部分地使用第一主体的第二力和第二主体的第二力来控制第二链接件主体移动分量。
5o.如条款5f的磁性移动设备，其中，控制器被配置为至少部分地使用第一主体的第二力和第二主体的第二力来控制第六链接件体旋转移动分量。
5p.如条款5a至5o中任一项的磁性移动设备，其中，控制器被配置为至少部分地使用第一主体的第一力和第二主体的第一力来控制第一链接件体移动分量。
5q.如条款5a至5p中任一项的磁性移动设备，其中控制器被配置为至少部分地使用第一主体的第一力和第二主体的第一力来控制第三链接件体移动分量。
5r.如条款5g的磁性移动设备，其中控制器被配置为至少部分地基于根据第一磁性主体在第二工作主体方向上的位置与第二磁性主体在第二工作主体方向的位置之间的差计算的第六协调反馈来控制第六链接件体移动分量。
5s.如条款5e的磁性移动设备，其中，控制器被配置为至少部分地基于根据第一磁性主体在第二工作主体方向上的位置和第二磁性主体在第二工作主体方向上的位置的加权和计算的第二协调反馈来控制第二链接件体移动分量。
5t.如条款5j的磁性移动设备，其中，控制器被配置为至少部分地基于根据第一磁性主体围绕第一工作主体方向的旋转位置和第二磁性主体围绕第一工作主体方向的旋转位置的加权和计算的第四协调反馈来控制第四链接件体移动分量。
5u.如条款5a至5t中任一项的磁性移动设备，其中控制器被配置为：
基于来自至少一个传感器的第六协调反馈确定第六协调力；
基于来自至少一个传感器的第二协调反馈确定第二协调力；
至少部分地基于第六协调力和第二协调力的加权和产生引起第二磁性主体的第二力的电流参考命令；和
至少部分地基于第二协调力和第六协调力之间的差产生引起第一磁性主体的第二力的电流参考命令。
5v.如条款5a至5u中任一项的磁性移动设备，其中：
第一至少两个独立的力还至少包括围绕第一工作主体方向的第一磁性主体的第四扭矩；
第二至少两个独立的力还至少包括围绕第一工作主体方向的第二磁性主体的第四扭矩；
控制器被配置为至少部分地基于第四协调反馈确定引起第一磁性主体的第四扭矩和第二磁性主体的第四扭矩的电流参考命令。
5w.如条款5a至5v中任一项的磁性移动设备，其中：
机械链接件还包括第一至少一个连接器和第二至少一个连接器；
第一至少一个连接器通过第三铰链链接到链接件体；
第二至少一个连接器通过第四铰链连接到链接件体；
第一至少一个连接器包括第一齿轮，其旋转轴与第三铰链轴同心；
第二至少一个连接器包括第二齿轮，其旋转轴与第四铰链轴同心；
第一至少一个连接器和第二至少一个连接器通过第一齿轮和第二齿轮之间的接合进一步链接。
5x.如条款5w中任一项的磁性移动设备，其中第三和第四铰链中的每一个包括：
T形轴，其附接到第一和第二至少一个连接器中的相应一个；和
铰链支架，其附接到链接件体。
5y.如条款5w至5x中任一项的磁性移动设备，其中第一磁性主体通过第一铰链链接到第一连接器，并且第二磁性主体通过第二铰链链接到第二连接器。
5z.如条款5y的磁性移动设备，其中第一铰链轴和第二铰链轴分别平行于第三铰链轴和第四铰链轴。
5aa.如条款5w至5z中任一项的磁性移动设备，其中第一磁性主体通过第一双轴铰链链接到第一连接器，第二磁性主体通过第二双轴铰链链接到第二连接器。
5bb.如条款5aa的磁性移动设备，其中：
第一双轴铰链包括第一垂直铰链、第一铰链体和第一平行铰链；
第二双轴铰链包括第二垂直铰链、第二铰链体和第二平行铰链；
其中第一磁性主体通过第一垂直铰链链接到第一铰链体，并且其中第一至少一个连接器通过第一平行铰链链接到第一铰链体；和
其中第二磁性主体通过第二垂直铰链链接到第二铰链体，第二至少一个连接器通过第二平行铰链链接到第二铰链体。
5cc.如条款5bb的磁性移动设备，其中第一垂直铰链的旋转轴垂直于工作表面。
5dd.如条款5bb至5cc中任一项的磁性移动设备，其中第一平行铰链的旋转轴平行于工作表面。
5ee.如条款5bb至5dd中任一项的磁性移动设备，其中第二垂直铰链的旋转轴垂直于工作表面，并且第二平行铰链的旋转轴平行于工作表面。
5ff.一种磁性移动设备，包括：
工作主体，其包括多个导电元件和工作主体工作表面；
包括放置在工作主体附近的至少两个磁性主体的动子，多个磁性主体中的每个磁性主体包括多个磁体，所述至少两个磁性主体至少包括第一磁性主体和第二磁性主体；
机械链接第一磁性主体和第二磁性主体的机械链接件；
至少一个传感器配置为：
检测至少一个磁性主体相对于工作表面的当前位置；和
产生至少一个反馈信号，其表示磁性主体相对于工作表面的当前位置；和
至少一个控制器，其被配置为接收至少一个反馈信号并至少部分地基于第一和第二磁性主体相对于工作表面的位置产生至少一个电流参考命令信号；和
至少一个电流发生器，其被配置为响应于接收到至少一个电流参考命令信号而产生由多个导电元件中的至少一个出传导的多个电流；和
其中，多个电流使第一磁性主体经受第一至少两个独立的力并使第二磁性主体经受第二至少一个独立的力；和
其中，工作主体工作表面将工作主体的导电元件与至少两个磁性主体分开；和
其中，机械链接件包括第一轴承，第一磁性主体和第二磁性主体通过第一轴承直接机械链接；和
其中，第一和第二磁性主体被配置为当第一和第二磁性主体通过第一轴承链接时可相对于彼此可控地移动；和
其中，控制器被配置为控制第一磁性主体以可控地移动并产生具有至少3个自由度的第一可控移动；和
其中，控制器被配置为控制第二磁性主体以可控地移动并产生具有至少1个自由度的第二可控移动；和
其中，第一可控移动至少包括在与工作主体工作表面平行的第一工作主体方向上的第一可控移动分量，在与工作主体工作表面平行的第二工作主体方向上的第二可控移动分量，以及围绕垂直于工作主体工作面的第三工作主体方向的第六可控移动分量；和
其中，第一和第二工作主体方向不平行；和
其中，第二可控移动至少包括第七可控移动分量；和
其中，第一、第二、第六和第七可控移动分量各自是可独立控制的。
5gg.如条款5ff中任一项的磁性移动设备，其中，第七可控移动分量是第一工作主体方向上的线性移动。
5hh.如条款5ff至5gg中任一项的磁性移动设备，其中机械链接件约束在至少一个线性方向上的第一和第二磁性主体的相对移动。
5ii.如条款5ff至5hh中任一项的磁性移动设备，其中机械链接件约束在至少两个线性方向上的第一和第二磁性主体之间的相对移动。
5jj.如条款5ff至5ii中任一项的磁性移动设备，其中机械链接件约束在至少一个旋转方向上的第一和第二磁性主体之间的相对移动。
5kk.如条款5jj的磁性移动设备，其中机械链接件约束在至少两个旋转方向上的第一和第二磁性主体之间的相对移动。
5ll.如条款5ff至5kk中任一项的磁性移动设备，其中机械链接件约束在至少五个自由度上的第一和第二磁性主体之间的相对移动。
5mm.如条款5ff至511中任一项的磁性移动设备，其中：
机械链接件包括第一导轨和第一滑动件；
第一导轨刚性地附接到第一和第二磁性主体中的一个上，并且第一滑动件刚性地附接在第一和第二磁性主体中的另一个上。
5nn.如条款5ff至5kk中任一项的磁性移动设备，其中：
机械链接件包括第一轴和第一支架；
第一轴刚性地附接到第一和第二磁性主体中的一个，并且第一支柱刚性地附接到第一和第二磁性主体中的另一个。
5oo.如条款5ff至5nn中任一项的磁性移动设备，其中：
第一磁性主体包括第一磁阵列和第二磁阵列，第一磁阵列包括在第一伸长方向上线性伸长的第一多个磁化段，每个磁化段具有磁化方向，第二磁阵列包括在第二伸长方向上线性伸长的第二多个磁化段，每个磁化段具有磁化方向；
第二磁性主体包括第三磁阵列，该第三磁阵列包括在第一伸长方向上线性伸长的第三多个磁化段，每个磁化段具有磁化方向；
其中，在第一、第二和第三多个磁化段中的每一个中，至少两个磁化段具有不同的磁化方向；和
其中，第一伸长方向与第二伸长方向不同。
5pp.如条款5oo的磁性移动设备，其中第一伸长方向与第二伸长方向正交。
5qq.如条款5oo至5pp中任一项的磁性移动设备，其中：
第二磁性主体还包括第四磁阵列，第四磁阵列包括在第二伸长方向上线性伸长的第四多个磁化段，每个磁化段具有磁化方向；
其中，四个多个磁化段中的至少两个具有不同的磁化方向。
5rr.如条款5qq的磁性移动设备，其中，第二和第四磁阵列在第一伸长方向上彼此重叠，重叠长度大于第二和第四磁阵列中的每一个在第二伸长方向上的尺寸的85％。
5ss.如条款5ff至5rr中任一项的磁性移动设备，其中：
至少一个电流参考命令信号被配置为使至少一个电流发生器产生电流，使得：
第一至少一个独立力包括在第二伸长方向上的第一至少一个力，其由第一磁阵列和电流之间的相互作用产生，和在第一伸长方向上的第二至少一个力，其由第二磁阵列和电流之间的相互作用产生；和
第二至少一个独立力包括在第二伸长方向上的第三至少一个力，其由第三磁阵列和电流之间的相互作用产生。
5tt.如条款5ff至5ss中任一项的磁性移动设备，其中第一导轨和第一滑动件可在第一伸长方向上相对于彼此移动。
5uu.如条款5ff至5tt中任一项的磁性移动设备，其中第一伸长方向和第二伸长方向平行于工作主体表面。
5vv.如条款5ff至5uu中任一项的磁性移动设备，其中控制器被配置为至少部分地基于根据第一和第二磁性主体在第二工作主体方向中的位置之间的差计算的第六协调反馈来控制第六可控移动分量。
5ww.如条款5ff至5vv中任一项的磁性移动设备，其中控制器被配置为至少部分地基于根据第一和第三磁阵列在第二工作主体方向中的位置之间的差计算的第六协调反馈来控制第六可控移动分量。
5xx.如条款5ff至5ww中任一项的磁性移动设备，其中控制器被配置为至少部分地基于根据第一和第二磁性主体在第二工作主体方向中的位置的加权和计算的第二协调反馈来控制第二可控移动分量。
5yy.如条款3ff至5xx中任一项的磁性移动设备，其中控制器被配置为：
基于来自至少一个传感器的第六协调反馈确定第六协调力；
基于来自至少一个传感器的第二协调反馈确定第二协调力；
至少部分地基于第六协调力和第二协调力的总和产生引起在第二伸长方向上的第一至少一个力的电流参考命令；
至少部分地基于第二协调力和第六协调力之间的差产生引起在第二伸长方向上的第三至少一个力的电流参考命令。
5zz.如条款5ff至5zz中任一项的磁性移动设备，其中：
至少一个电流参考命令信号被配置为使至少一个电流发生器产生电流，使得：
第二至少一个独立力包括在第一伸长方向上的第四至少一个力，其由第四磁阵列和电流之间的相互作用产生。
5aaa.如条款5ff至5aaa中任一项的磁性移动设备，其中控制器被配置为至少部分地基于第一伸长方向上的第二至少一个力和第一伸长方向上的第四至少一个力来控制第一可控移动分量和第七移动分量。
5bbb.如条款5ff至5bbb中任一项的磁性移动设备，其中，动子还包括至少一个致动器，致动器被配置为响应于第一和第二磁性主体之间的相对移动而致动。
5ccc.如条款5ff至5ccc中任一项的磁性移动设备，其中，至少一个动子还包括真空产生泵，并且其中，至少一个致动器被配置为激活真空产生泵。
5ddd.如条款5a至5ddd中任一项的磁性移动设备，其中，动子还包括至少一个可弹性变形的部件，其被配置为机械地链接至少两个磁性主体，其中第一和第二磁性主体被配置为当可弹性变形的部件机械地链接至少两个磁性主体时相对于彼此移动。
5eee.如条款5a至5ee中任一项的磁性移动设备，其中，动子还包括至少一个可弹性变形的部件，其被配置为当链接件体沿第三工作主体方向移动时减少功率消耗。
5fff.如条款5oo至5fff中任一项的磁性移动设备，其中第一磁阵列和第三磁阵列在第二伸长方向上重叠。
5ggg.如条款5fff的磁性移动设备，其中第二磁阵列和第四磁阵列在第一伸长方向上重叠。
5hhh.如条款5a至5ggg中任一项的磁性移动设备，其中第一磁阵列和第二磁阵列在第二伸长方向上重叠，重叠的长度等于第一磁阵列和第二磁阵列在第一伸长方向上的尺寸。
5iii.如条款5a至5hhh中任一项的磁性移动设备，其中，动子还包括末端执行器，并且末端执行器被配置为响应于第一和第二磁性主体之间的相对运动而产生末端效应。
5jjj.如条款5iii的磁性移动设备，其中末端执行器包括弹性构件，弹性构件被配置为在由末端执行器保持的部件上产生夹持力，并且夹持力与第一和第二磁性主体之间的相对运动成比例。
5kkk.一种磁性移动设备，包括：
工作主体，其包括多个导电元件和工作表面；
至少一个动子，每个动子包括磁性主体，至少一个动子包括第一动子，
第一可旋转体，其包括第一接合体，第一可旋转体附接到第一动子的磁性主体，其中，可旋转体和第一动子的磁性主体被配置为围绕旋转轴相对于彼此旋转；和
第二接合体；
其中，多个导电元件中的至少一个被配置为传导电流以产生一个或多个磁场；和
其中，至少一个动子中的每一个的磁性主体包括至少一个磁阵列，其包括多个磁化元件，磁性主体被配置为当多个磁化元件中的至少一个与一个或多个磁场相互作用时相应地使至少一个动子中的每一个经受一个或多个力；和
其中，工作表面将多个导电元件与至少一个动子分开；和
其中，第一和第二接合体被配置为至少部分地基于第一动子的移动可拆卸地耦合；和
其中，一个或多个磁场被配置为当第一动子的磁性主体与一个或多个磁场相互作用时，使第一动子经受在与工作表面大致平行的、处于非平行方向上的至少两个第一可独立控制的力。
5lll.如条款5kkk的磁性移动设备，其中，第二接合体是静止的。
5mmm.如条款5kkk的磁性移动设备，其中，至少一个动子还包括第二动子，并且第二接合体附接到第二动子的磁性主体。
5nnn.如条款5kkk至5mmm中任一项的磁性移动设备，其中，第一接合体和第二接合体被配置为至少部分地基于第一和第二动子之间的相对移动可拆卸地耦合。
5ooo.如条款5kkk至5nnn中任一项的磁性移动设备，其中，第一接合体是接合叉，第二接合体是接合销，其中接合叉被配置为接纳接合销。
5ppp.如条款5kkk至5nnn中任一项的磁性移动设备，其中，第一接合体是接合齿轮，第二接合体是接合齿条，其中接合齿轮和接合齿条被配置为彼此配合。
5qqq.如条款5kkk至5nnn的磁性移动设备，其中，第一接合体包括接合圆柱体，接合圆柱体包括外表面和在外表面上的多个第一磁场发生器，多个第一磁场发生器被配置为产生交变磁场，并且第二接合体包括多个第二磁场发生器，其被配置为产生交变磁场，使得第一和第二接合体被配置为可拆卸地彼此磁耦合。
5rrr.如条款5kkk至5qqq中任一项的磁性移动设备，其中，当接合体可拆卸地耦合时，第一动子和第二接合体之间的相对移动被配置为使可旋转体旋转。
5sss.如条款5kkk至5rrr中任一项的磁性移动设备，其中，第一动子还包括具有至少两个可锁定位置的锁机构，其被配置为将可旋转体保持在相对于其旋转轴的至少两个对应相对位置中的一个中。
5ttt.一种磁性移动设备，包括：
工作主体，其包括多个导电元件和工作表面；
至少一个动子，每个动子包括磁性主体，至少一个动子包括第一动子，
其中，多个导电元件中的至少一个被配置为传导电流以产生一个或多个磁场；和
其中，至少一个动子中的每一个的磁性主体包括至少一个磁阵列，其包括多个磁化元件，磁性主体被配置为当多个磁化元件中的至少一个与一个或多个磁场相互作用时相应地使至少一个动子中的每一个经受一个或多个力；和
其中，工作表面将多个导电元件与至少一个动子分开；和
其中，一个或多个磁场被配置为当第一动子的磁性主体与一个或多个磁场相互作用时，使第一动子经受在与工作表面大致平行的、处于非平行方向上的至少两个第一可独立控制的力；和其中，第一动子包括多稳态机构，多稳态机构被配置为处于至少两个局部最小能量状态之一；和
其中，第一动子还包括可致动手柄，并且可致动手柄与第一动子的磁性主体之间的相对移动被配置为将多稳态机构从至少两个局部最小能量状态中的一个改变为另一个。
5uuu.如条款5vvv的磁性移动设备，其中通过可控地将第一动子朝向推动特征移动以在手柄上产生致动力，从而引起手柄与第一动子的磁性主体之间的相对移动，来致动手柄。
5vvv.如条款5www的磁性移动设备，其中推动特征是静止的。
5www.如条款5www的磁性移动设备，其中一个或多个动子还包括第二动子，并且推动特征附接到第二动子，使得：
通过可控地将第一和第二动子中的一个或两个朝向彼此移动以在可致动手柄上产生致动力，从而引起可致动手柄和第一动子的磁性主体之间的相对运动,来致动可致动手柄。
5xxx.一种将工件从存储装置中取出的方法，该方法包括：
提供包括多个导电元件和工作主体工作表面的工作主体；
提供包括第一磁性主体的动子，第一磁性主体包括多个磁体；
提供控制器，其被配置为产生至少一个电流参考信号；
提供电流发生器，其被配置为响应于接收到至少一个电流参考命令信号而产生由多个导电元件中的至少一个传导的多个电流；和
多个电流使第一磁性主体经受第一至少两个独立的力并使第二磁性主体经受第二至少两个独立的力；
其中，至少一个电流参考命令信号被配置为使至少一个电流发生器产生电流，使得：
第一至少两个独立力至少包括第一磁性主体在平行于工作主体工作表面的第一工作主体方向上的第一力和第一磁性主体在平行于工作主体工作表面的第二工作主体方向上的第二力；和
其中，第一工作主体方向与第二工作主体方向不平行；和
其中，第一和第二工作主体方向与工作主体工作表面平行；
其中，工作主体工作表面将工作主体的导电元件与磁性主体分开；和
其中，动子包括具有可变形尖头的弹性夹持器，
控制动子以可控地将夹具沿第一工作主体主体方向朝向存储装置中的工件移动，从而抓住工件；
在抓住工件之后，控制动子以可控地沿第二工作主体主体方向移动夹具，从而将工件从存储装置中取出。
6a.一种磁性移动设备，其包括：
至少一个动子，其包括：
多个磁性主体，其至少包括第一和第二磁性主体，
工作主体，其包括：
多个导电元件；和
工作表面，其被配置为支撑至少一个动子；
其中，多个导电元件中的至少一个被配置为传导电流以产生一个或多个磁场。
机械链接至少第一和第二磁性主体的机械链接件；
其中，多个磁性主体中的每个磁性主体包括至少一个磁阵列，磁阵列包括多个磁化元件，磁化元件被配置为当多个磁化元件中的至少一个与一个或多个磁场相互作用时使至少一个动子经受一个或多个力，使得至少第一和第二磁性主体相对于彼此移动；和
其中，工作表面将多个导电元件与至少一个动子分开；和
其中，一个或多个磁场被配置为当第一磁性主体与一个或多个磁场相互作用时，使第一磁性主体经受在与工作表面大致平行的、处于非平行方向上的至少两个第一可独立控制的力。
6b.如条款3a的磁性移动设备，
其中机械链接件约束在一个或多个线性或旋转方向上的第一和第二磁性主体之间的相对移动。
6c.如条款6b的磁性移动设备，其中机械链接件约束在一个或多个线性或旋转方向的至少一个线性方向上的第一和第二磁性主体的相对移动。
6d.如条款6c的磁性移动设备，其中机械链接件约束在一个或多个线性或旋转方向的至少两个线性方向上的第一和第二磁性主体之间的相对移动。
6e.如条款6b至4d中任一项的磁性移动设备，其中机械链接件约束在一个或多个线性或旋转方向的至少一个旋转方向上的第一和第二磁性主体之间的相对移动。
6f.如条款6e的磁性移动设备，其中机械链接件约束在一个或多个线性或旋转方向的至少两个旋转方向上的第一和第二磁性主体之间的相对移动。
6g.如条款6b至4f中任一项的磁性移动设备，其中机械链接件约束在至少五个线性或旋转方向上的第一和第二磁性主体之间的相对运动。
6h.如条款6b至6g中任一项的磁性移动设备，其中：
机械链接件至少包括第一滑动件和第一导轨；和
第一导轨刚性附接到第一和第二磁性主体中的一个，第一滑动件刚性附接到第一和第二磁性主体中的另一个；和
第一滑动件和第一导轨之间的接合约束它们在5个自由度上的相对运动。
6i.如条款6b至6h中任一项的磁性移动设备，其中，
机械链接件包括铰链，铰链包括第一轴和第一支架；
其中第一轴刚性附接到第一和第二磁性主体中的一个，并且第一支架刚性附接到第一和第二磁性主体中的另一个。
6j.如条款6b至6i中任一项的磁性移动设备，其中，机械链接件还包括至少一个可弹性变形的部件。
6k.如条款6a至6j中任一项的磁性移动设备，其中，至少一个动子还包括至少一个致动器，致动器被配置为响应于第一和第二磁性主体之间的相对移动而致动。
6l.如条款6k的磁性移动设备，其中，至少一个动子还包括真空产生泵，并且其中，至少一个致动器被配置为激活真空产生泵。
6m.如条款6a至6l中任一项的磁性移动设备，其中，至少一个动子还包括末端执行器，末端执行器被配置为响应于第一和第二磁性主体之间的相对移动而产生末端效应。
6n.如条款6m的磁性移动设备，其中末端执行器包括至少两个构件，其被配置为在至少两个构件的相对的抓握表面之间产生夹持力。
6o.如条款6a至6n中任一项的磁性移动设备，其中工作表面是平面。
6p.如条款6a至6o中任一项的磁性移动设备，还包括：
至少一个控制器，其被配置为至少部分地基于多个磁性主体相对于工作主体的位置产生至少一个电流参考命令信号；和
至少一个电流发生器，其被配置为响应于接收到至少一个电流参考命令信号而产生由多个导电元件中的至少一个传导的电流；
其中，电流使第一磁性主体经受第一至少两个可独立控制的力，并使第二磁性主体经受第二至少一个可独立控制的力。
6q.如条款6p的磁性移动设备，其中：
至少一个电流参考命令信号被配置为使至少一个电流发生器产生电流，使得：
第一至少两个可独立控制的力包括平行于工作表面的第一方向上的至少一个力，以及平行于工作表面并且不平行于第一方向的第二方向上的至少一个力；和
第二至少一个可独立控制的力包括沿第一方向的至少一个力。
6r.如条款6q的磁性移动设备，其中第一方向与第二方向正交。
6s.如条款6q或6r的磁性移动设备，当最终从属于条款6b时，其中机械链接件被配置为响应于由于电流而施加在第一和第二磁性主体上的力而移动。
6t.如条款6a至6s中任一项的磁性移动设备，其中机械链接件还包括链接件体，并且其中第二至少一个可独立控制的力包括在第二方向上的至少一个力。
6u.如条款6q至6t中任一项的磁性移动设备，当最终从属于条款6b 时，其中机械链接件被配置为使链接件体至少在第一方向和垂直于工作表面的第三方向上移动。
6v.如条款6u的磁性移动设备，其中，控制器被配置为至少部分地基于第一磁性主体在第一方向上经受的可控力和第二磁性主体在第一方向上经受的可控力来控制链接件体在第一方向上的移动。
6w.如条款6u或6v的磁性移动设备，其中，机械链接件被配置为响应于至少两个机械链接的磁性主体在第一方向上的相对移动而使链接件体沿第三方向移动，其中链接件体在第三方向上的移动范围大于至少两个机械链接的磁性主体在第三方向上的移动范围。
6x.如条款6u至6v中任一项的磁性移动设备，其中，控制器被配置为至少部分地基于第一磁性主体在第一方向上经受的可控力以及第二磁性主体在第一方向上经受的可控力来控制链接件体在第三方向上的移动。
6y.如条款6u至6x中任一项的磁性移动设备，其中，机械链接件被配置为使链接件体独立于第三方向在第一方向上可控地移动。
6z.如条款6q至6y中任一项的磁性移动设备，当最终从属于条款6b 时，其中机械链接件还被配置为使链接件体在第二方向上可控地移动，而与任何其他方向上的移动无关。
6aa.如条款6z的磁性移动设备，其中控制器被配置为至少部分地基于第一和第二磁性主体在第二方向上的位置来控制链接件体在第二方向上的移动。
6bb.如条款6z或6aa的磁性移动设备，其中控制器被配置为至少部分地基于第一磁性主体在第二方向上经受的可控力和第二磁性主体在第二方向上经受的可控力来控制链接件体在第二方向上的移动。
6cc.如条款6z至6bb中任一项的磁性移动设备，其中，控制器被配置为至少部分地基于第一和第二磁性主体相对于第二方向的位置的加权和来控制链接件体在第二方向上的移动。
6dd.如条款6u至6cc中任一项的磁性移动设备，其中，机械链接件还被配置为使链接件体在至少具有在第三方向上的旋转轴的第六旋转方向上可控地移动，而与机械链接件在第一、第二和第三方向上的移动无关。
6ee.如条款6dd的磁性移动设备，其中，控制器被配置为至少部分地基于第一和第二磁性主体在第二方向上的位置来控制链接件体在第六旋转方向上的移动。
6ff.如条款6dd或6ee的磁性移动设备，其中，控制器被配置为至少部分地基于第一磁性主体在第六旋转方向上的位置来控制链接件体在第六旋转方向上的移动。
6gg.如条款6dd至6ff中任一项的磁性移动设备，其中，控制器被配置为至少部分地基于第一磁性主体在第二方向上经受的可控力以及第二磁性主体在第二方向上经受的可控力来控制链接件体在第六旋转方向上的移动。
6hh.如条款6dd至6gg中任一项的磁性移动设备，其中，控制器被配置为至少部分地基于第一和第二磁性主体在第二方向上的位置之间的缩放差来控制链接件体在第六旋转方向上的移动。
6ii.如条款6u至6hh中任一项的磁性移动设备，其中，机械链接件还被配置为使链接件体在具有在第一方向上的旋转轴的第四旋转方向上可控地移动，而与链接件体在第一、第二、第三和第六方向上的移动无关。
6jj.如条款6ii的磁性移动设备，其中，控制器被配置为至少部分地基于第一和第二磁性主体在第四旋转方向上的位置来控制链接件体在第四旋转方向上的移动。
6kk.如条款6ii或6jj的磁性移动设备，其中控制器被配置为至少部分地基于第一和第二磁性主体在第四旋转方向上的位置的加权和来控制机械链接件在第四旋转方向上的移动。
6ll.如条款6u至6kk中任一项的磁性移动设备，其中机械链接件还配置为使链接件体在具有在第二方向上的旋转轴的第五旋转方向上可控地移动，而与机械链接件在第一、第二、第三、第四和第六方向上的移动无关。
6mm.如条款6ll的磁性移动设备，其中控制器被配置为至少部分地基于第一和第二磁性主体在第三方向上的位置来控制链接件体在第五旋转方向上的移动。
6nn.如条款6ll或6mm的移动设备，其中控制器被配置为至少部分地基于第一磁性主体在第五旋转方向上的位置来控制链接件体在第五旋转方向上的移动。
6oo.如条款6a至6nn中任一项的磁性移动设备，其中：
第一磁性主体包括第一磁阵列和第二磁阵列，第一磁阵列包括在第一伸长方向上线性伸长的第一多个磁化段，每个磁化段具有磁化方向，第二磁阵列包括在第二伸长方向上线性伸长的第二多个磁化段，每个磁化段具有磁化方向；和
第二磁性主体包括第三磁阵列，该第三磁阵列包括在第一伸长方向上线性伸长的第三多个磁化段，每个磁化段具有磁化方向；和
其中，在第一、第二和第三多个磁化段中的每一个中，至少两个磁化段具有不同的磁化方向；和
其中，第一伸长方向与第二伸长方向不同。
6pp.如条款6oo的磁性移动设备，其中第一伸长方向与第二伸长方向正交。
6qq.如条款6oo或6pp的磁性移动设备，其中
第二磁性主体还包括第四磁阵列，第四磁阵列包括在第二伸长方向上线性伸长的第四多个磁化段，每个磁化段具有磁化方向；和
其中，第四多个磁化段中的至少两个具有不同的磁化方向。
6rr.如条款6qq的磁性移动设备，其中，第二和第四磁阵列在第一伸长方向上彼此重叠，重叠长度大于第二和第四磁阵列在第二伸长方向上的尺寸的85％。
6ss.如条款6oo至6rr中任一项的磁性移动设备，当最终从属于条款 6p时，其中：
至少一个电流参考命令信号被配置为使至少一个电流发生器产生电流，使得：
第一至少两个可独立控制的力包括在第二伸长方向上的第一至少一个力，其由第一磁阵列和电流之间的相互作用产生，以及在第一伸长方向上的第二个至少一个力，其由第二磁阵列和电流之间的相互作用产生；和
第二至少一个可独立控制的力包括在第二伸长方向上的第三至少一个力，其由第三磁阵列和电流之间的相互作用产生。
6tt.如条款6oo至6ss中任一项的磁性移动设备，当最终从属于条款6b时，其中控制器被配置为至少部分地基于第一和第三磁阵列在第二方向上的位置之间的差在具有垂直于工作表面的轴的至少一个旋转方向上可控地移动链接件体。
6uu.如条款6oo至6tt中任一项的磁性移动设备，当最终从属于条款 6b时，其中控制器被配置为至少部分地基于第一和第三磁阵列相对于第二方向的位置的加权和来在第二方向上可控地移动链接件体。
6vv.如条款6oo至6uu中任一项的磁性移动设备，其中，至少一个电流参考命令信号被配置为使至少一个电流发生器产生电流，使得第二至少一个独立力还包括响应于第四磁阵列和电流之间的相互作用在第一方向上的第四至少一个力。
6ww.如条款6vv的磁性移动设备，其中，控制器被配置为至少部分地基于第二至少一个力和第四至少一个力可控地移动链接件体。
6xx.如条款6b至6nn中任一项的磁性移动设备，当最终从属于条款 6b时，其中机械链接件还包括：
第一至少一个连接器，其将第一磁性主体连接到链接件体；和
第二至少一个连接器，其将第二磁性主体连接到链接件体；
6yy.如条款6xx的磁性移动设备，其中：
第一至少一个连接器通过第一至少一个链接件铰链耦合到链接件体，并通过第一至少一个主体铰链耦合到第一磁性主体；和
第二至少一个连接器通过第二至少一个链接件铰链耦合到链接件体，并通过第二至少一个主体铰链耦合到第二磁性主体。
6zz.如条款6yy的磁性移动设备，还包括连接第一至少一个连接器和链接件体的第一至少一个可弹性变形的部件。
6aaa.如条款6yy或6zz的磁性移动设备，其中：
第一至少一个连接器包括第一齿轮，第一齿轮的旋转轴与第一至少一个链接件铰链的旋转轴同心；和
第二至少一个连接器包括第二齿轮，第二齿轮的旋转轴与第二至少一个轴铰链同心；
其中，第一至少一个连接器和第二至少一个连接器通过第一齿轮和第二齿轮之间的接合进一步链接。
6bbb.如条款6yy至6aaa中任一项的磁性移动设备，其中第一和第二链接件铰链中的每一个包括：
T形轴，其附接到第一和第二至少一个连接器中的相应一个；和
铰链支架，其附接到链接件体。
6ccc.如条款6yy至6bbb中任一项的磁性移动设备，其中第一和第二至少一个主体铰链的旋转轴分别平行于第一和第二至少一个链接件铰链的旋转轴。
6ddd.如条款6yy至6ccc中任一项的磁性移动设备，其中第一至少一个主体铰链包括第一双轴铰链，第二至少一个主体铰链包括第二双轴铰链。
6eee.如条款6ddd的磁性移动设备，其中：
第一双轴铰链包括第一垂直铰链、第一铰链体和第一平行铰链；和
第二双轴铰链包括第二垂直铰链、第二铰链体和第二平行铰链；和
其中第一磁性主体通过第一垂直铰链链接到第一铰链体，并且其中第一至少一个连接器通过第一平行铰链链接到第一铰链体；和
其中第二磁性主体通过第二垂直铰链链接到第二铰链体，第二至少一个连接器通过第二平行铰链链接到第二铰链体。
6fff.如条款6eee的磁性移动设备，其中第一垂直铰链的旋转轴垂直于工作表面。
6ggg.如条款6eee或6fff中任一项的磁性移动设备，其中第一平行铰链的旋转轴平行于工作表面。
6hhh.如条款6n的磁性移动设备，其中，至少两个构件包括至少一个可弹性变形的尖头，其可操作以保持物体。
6iii.一种磁性移动设备，包括：
至少一个动子，每个动子包括磁性主体，至少一个动子包括第一动子，工作主体，其包括：
多个导电元件；和
工作表面，其被配置为支撑至少一个动子；
第一可旋转体，其包括第一接合体，第一可旋转体附接到第一动子的磁性主体，其中，可旋转体和第一动子的磁性主体被配置为围绕旋转轴相对于彼此旋转；和
第二接合体；
其中，多个导电元件中的至少一个被配置为传导电流以产生一个或多个磁场。
其中，至少一个动子中的每一个的磁性主体包括至少一个磁阵列，磁阵列包括多个磁化元件，磁性主体被配置为当多个磁化元件中的至少一个与一个或多个磁场相互作用时相应地使至少一个动子中的每一个经受一个或多个力；和
其中，工作表面将多个导电元件与至少一个动子分开；和
其中，第一和第二接合体被配置为至少部分地基于第一动子的移动可拆卸地耦合；和
其中，一个或多个磁场被配置为当第一动子的磁性主体与一个或多个磁场相互作用时，使第一动子经受在与工作表面大致平行的、处于非平行方向上的至少两个第一可独立控制的力。
6jjj.如条款6iii的磁性移动设备，其中，第二接合体是静止的。
6kkk.如条款6iii的磁性移动设备，其中，至少一个动子还包括第二动子，并且第二接合体附接到第二动子的磁性主体。
6lll.如条款6hhh至6kkk中任一项的磁性移动设备，其中，第一和第二接合体被配置为至少部分地基于第一和第二动子之间的相对运动可拆卸地耦合。
6mmm.如条款6iii至6111中任一项的磁性移动，其中，第一接合体是接合叉，并且第二接合体是接合销，其中接合叉被配置为接纳接合销。
6nnn.如条款6iii至6111中任一项的磁性移动设备，其中，第一接合体是接合齿轮，第二接合体是接合齿条，其中接合齿轮和接合齿条被配置为彼此配合。
6ooo.如条款6iii至6111中任一项的磁性移动设备，其中，第一接合体包括接合圆柱体，接合圆柱体包括外表面和在外表面上的多个第一磁场发生器，其被配置为产生交变磁场，并且第二接合体包括多个第二磁场发生器，其被配置为产生交变磁场，使得第一和第二接合体被配置为可拆卸地彼此磁耦合。
6ppp.如条款6iii至6ooo中任一项的磁性移动设备，其中，当接合体可拆卸地耦合时，第一动子和第二接合体之间的相对移动被配置为使可旋转体旋转。
6qqq.如条款6iii至6ppp中任一项的磁性移动设备，其中，第一动子还包括具有至少两个可锁定位置的锁机构，其被配置为将可旋转体保持在相对于其旋转轴线的至少两个对应相对位置中的一个中。
6rrr.如条款6iii至6qqq中任一项的磁性移动设备，其中，第一动子还包括：
多稳态机构，其被配置为处于至少两个局部最小能量状态之一；和
可致动手柄，其中可致动手柄和第一动子的磁性主体之间的相对移动被配置为将多稳态机构从至少两个局部最小能量状态中的一个改变到另一个。
6sss.如条款6rrr的磁性移动设备，其中，通过可控地将第一动子朝向推动特征移动以在可致动手柄上产生致动力，从而引起可致动手柄与第一动子的磁性主体之间的相对移动，来致动可致动手柄。
6ttt.如条款6rrr的磁性移动设备，其中，推动特征是静止的。
6uuu.如条款6rrr的磁性移动设备，其中，通过可控地将第一和第二动子中的一个或两个朝向彼此移动以在可致动手柄上产生致动力，从而引起可致动手柄和第一动子的磁性主体之间的相对移动，来致动可致动手柄。
6vvv.一种控制移动设备移动的方法，移动设备包括多个磁性主体，每个磁性主体包括多个磁体，该方法包括：
响应于调制第一磁性主体的范围内的至少一个磁场，使机械地链接到多个磁性主体中的第二个的多个磁性主体中的第一个相对于第二磁性主体移动。
6www.一种链接件设备，包括：
与第一磁场相关的第一至少一个齿轮；和
第二个至少一个齿轮；
其中，第一和第二至少一个齿轮被配置为响应于第一磁场和第二至少一个齿轮之间的磁相互作用而可拆卸地彼此耦合。
6xxx.如条款6www的链接件设备，其中
第一至少一个齿轮，其包括第一左手螺旋齿轮和第一右手螺旋齿轮；和
第一左右手螺旋齿轮共用同一个旋转轴；和
第二至少一个齿轮，其包括第二左手螺旋齿轮和第二右手螺旋齿轮；和
第二左右手螺旋齿轮共用同一个旋转轴。
6yyy.如条款6xxx的链接件设备还包括放置第一左右手螺旋齿轮之间的在产生第一磁场的磁体；
6zzz.如条款6xxx至6yyy中任一项的链接件设备，其中第一左手齿轮与第二右手螺旋齿轮接合，并且当第一和第二至少一个齿轮可拆卸地耦合时第一右手齿轮与第二左手螺旋齿轮接合。
6aaaa.一种将第一至少一个齿轮可拆卸地耦合到第二至少一个齿轮的方法，该方法包括：
响应于第一磁场和第二至少一个齿轮之间的磁相互作用使与第一磁场相关的第一至少一个齿轮可拆卸地耦合到第二至少一个齿轮。
6bbbb.一种用于移动至少一个可磁性移动装置的设备，该设备包括：
多个工作主体，每个工作主体包括工作表面，至少一个可磁性移动装置被配置为在工作表面上移动，其中每个工作表面与至少一个磁场相关；和
至少一个传送装置，其包括传送表面，至少一个可磁性移动装置被配置为在传送表面上移动；
其中，磁性可移动装置响应于调制至少一个磁场而在传送表面和工作主体的工作表面之间移动。
6cccc.一种移动至少一个可磁性移动装置的方法，该方法包括：
响应于调制与第一工作主体的第一工作表面相关的第一至少一个磁场，使至少一个磁性可移动装置从第一工作表面移动到位于第一工作主体附近的传送装置的传送表面；
在将至少一个可磁性移动装置移动到传送表面上之后，将传送装置定位在第二工作主体附近，该第二工作主体具有与第二至少一个工作磁场相关的第二工作表面；和
在将传送装置定位在第二工作主体附近之后，调制第二至少一个磁场以使至少一个可磁性移动装置从传送表面移动到第二工作表面。
6dddd.一种用于控制至少一个可磁性移动装置的移动的设备，该设备包括：
具有工作表面的工作主体，至少一个可磁性移动装置可在工作表面上移动；
至少一个磁场调制器；
至少一个传感器，其被配置为：
检测至少一个可磁性移动装置相对于工作表面的当前位置；和
产生至少一个位置反馈信号，其表示磁性可移动装置相对于工作表面的当前位置；和
至少一个控制器，其被配置为：
从至少一个传感器接收至少一个位置反馈信号；
基于至少一个位置反馈信号和磁性可移动装置的所需位置产生至少一个磁场命令信号；和
将至少一个磁场命令信号发送到至少一个磁场调制器，以使至少一个磁场调制器调制一个或多个磁场，以将磁性可移动装置从当前位置移动到期望位置。
6eeee.一种将至少一个磁性可移动装置控制到相对于工作表面的期望位置的方法，该方法包括：
确定至少一个可磁性移动装置相对于工作表面的当前位置；
计算期望位置和当前位置之间的差；和
基于该差，调制与工作表面相关的至少一个磁场，以使磁性可移动装置朝向期望位置移动。
7a.一种磁性移动设备，包括：
至少一个动子，其包括：
多个磁性主体，其至少包括第一和第二磁性主体，
工作主体，其包括：
多个导电元件；和
工作表面，其被配置为支撑至少一个动子；
其中，多个导电元件中的至少一个被配置为传导电流以产生一个或多个磁场。
机械链接至少第一和第二磁性主体的机械链接件；
其中，多个磁性主体中的每个磁性主体包括至少一个磁阵列，磁阵列包括多个磁化元件，磁化元件被配置为当多个磁化元件中的至少一个与一个或多个磁场相互作用时使至少一个动子经受一个或多个力，使得至少第一和第二磁性主体相对于彼此移动；和
其中，工作表面将多个导电元件与至少一个动子分开；和
其中，当第一磁性主体与一个或多个磁场相互作用时，第一磁性主体被配置为使第一磁性主体经受在与工作表面大致平行的、处于非平行方向上的至少两个第一可独立控制的力。
7b.如条款3a的磁性移动设备，
其中，机械链接件约束在一个或多个线性或旋转方向上的第一和第二磁性主体之间的相对移动。
7c.如条款7b的磁性移动设备，其中，机械链接件约束在一个或多个线性或旋转方向的至少一个线性方向上的第一和第二磁性主体之间的相对移动。
7d.如条款7c的磁性移动设备，其中，机械链接件约束在一个或多个线性或旋转方向的至少两个线性方向上的第一和第二磁性主体之间的相对移动。
7e.如条款7b至7d中任一项的磁性移动设备，其中，机械链接件约束在一个或多个线性或旋转方向的至少一个旋转方向上的第一和第二磁性主体之间的相对移动。
7f.如条款7e的磁性移动设备，其中，机械链接件约束在一个或多个线性或旋转方向的至少两个旋转方向上的第一和第二磁性主体之间的相对移动。
7g.如条款7b至7f中任一项的磁性移动设备，其中，机械链接件约束在一个或多个线性或旋转方向中的至少五个方向上的第一和第二磁性主体之间的相对运移。
7h.如条款7b至7g中任一项的磁性移动设备，其中：
机械链接件至少包括第一滑动件和第一导轨；和
第一导轨刚性附接到第一和第二磁性主体中的一个，第一滑动件刚性附接到第一和第二磁性主体中的另一个；和
第一滑动件和第一导轨之间的接合约束它们在5个自由度下的相对运动。
7i.如条款7b至7h中任一项的磁性移动设备，其中，
机械链接件包括铰链，铰链包括第一轴和第一支架；
其中第一轴刚性地附接到第一和第二磁性主体中的一个，并且第一支架刚性地附接到第一和第二磁性主体中的另一个。
7j.如条款7b至7i中任一项的磁性移动设备，其中，机械链接件还包括至少一个可弹性变形的部件。
7k.如条款7a至7j中任一项的磁性移动设备，其中，至少一个动子还包括至少一个致动器，致动器被配置为响应于第一和第二磁性主体之间的相对运动而致动。
7l.如条款7k的磁性移动设备，其中，至少一个动子还包括真空产生泵，并且其中，至少一个致动器被配置为激活真空产生泵。
7m.如条款7a至7l中任一项的磁性移动设备，其中，至少一个动子还包括末端执行器，末端执行器被配置为响应于第一和第二磁性主体之间的相对移动而产生末端效应。
7n.如条款7m的磁性移动设备，其中，末端执行器包括至少两个构件，构件被配置为在至少两个构件的相对的抓握表面之间产生夹持力。
7o.如条款7a至7n中任一项的磁性移动设备，其中，工作表面是平面。
7p.如条款7a至7o中任一项的磁性移动设备，还包括：
至少一个控制器，其被配置为至少部分地基于多个磁性主体相对于工作主体的位置产生至少一个电流参考命令信号；和
至少一个电流发生器，其被配置为响应于接收到至少一个电流参考命令信号而产生由多个导电元件中的至少一个传导的电流；
其中，电流使第一磁性主体经受第一至少两个可独立控制的力，并使第二磁性主体经受第二至少一个可独立控制的力。
7q.如条款7p的磁性移动设备，其中：
至少一个电流参考命令信号被配置为使至少一个电流发生器产生电流，使得：
第一至少两个可独立控制的力包括平行于工作表面的第一方向上的至少一个力，以及平行于工作表面并且不平行于第一方向的第二方向上的至少一个力；和
第二至少一个独立力包括沿第一方向的至少一个力和沿第二方向的至少一个力。
7r.如条款7q的磁性移动设备，其中，第一方向与第二方向正交。
7s.如条款7q或7r的磁性移动设备，当最终从属于条款7b时，其中机械链接件被配置为响应于由于电流而施加在第一和第二磁性主体上的力而移动。
7t.如条款7a至7s中任一项的磁性移动设备，其中，机械链接件还包括链接件体。
7u.如条款7q至7s中任一项的磁性移动设备，当最终从属于条款7b 时，其中机械链接件被配置为使链接件体在至少第一方向和垂直于工作表面的第三方向上移动。
7v.如条款7t的磁性移动设备，其中，控制器被配置为至少部分地基于第一主体在第一方向上经受的至少一个力以及第二主体在第一个方向上经受的至少一个力来控制链接件体在第一方向上的移动。
7w.如条款7t或7v的磁性移动设备，其中，机械链接件被配置为响应于在至少两个机械链接的磁性主体之间在第一方向上的相对移动而使链接件体在第三方向上移动，其中链接件体在第三方向上的运动范围大于至少两个机械链接的磁性主体在第三方向上的运动范围。
7x.如条款7t至7w中任一项的磁性移动设备，其中，控制器被配置为至少部分地基于第一主体在第一方向上经受的至少一个力以及第二主体在第一方向上经受的至少一个力来控制链接件体在第三方向上的移动。
7y.如条款7t至7x中任一项的磁性移动设备，其中，机械链接件被配置为使链接件体独立于第三方向在第一方向上可控地移动。
7z.如条款7q至7y中任一项的磁性移动设备，当最终从属于条款7b 时，其中机械链接件还被配置为使链接件体在第二方向上可控地移动，而与任何其他方向上的移动无关。
7aa.如条款7z的磁性移动设备，其中，控制器被配置为至少部分地基于第一和第二磁性主体在第二方向上的位置来控制链接件体在第二方向上的移动。
7bb如条款7z或7aa的磁性移动设备，其中，控制器被配置为至少部分地基于第一主体在第二方向上经受的至少一个力以及第二主体在第二方向上经受的至少一个力来控制链接件体在第二方向上的移动。
7cc.如条款7z至7bb中任一项的磁性移动设备，其中，控制器被配置为至少部分地基于第一和第二磁性主体相对于第二磁性主体的位置的加权和来控制链接件体在第二方向上的移动。
7dd.如条款7t至7cc中任一项的磁性移动设备，其中，机械链接件还被配置为使链接件体能够在具有在第三方向上的旋转轴的至少第六旋转方向上可控地移动，而与第一、第二和第三方向上的机械链接件的移动无关。
7ee.如条款7dd的磁性移动设备，其中，控制器被配置为至少部分地基于第一和第二磁性主体在第二方向上的位置来控制链接件体在第六旋转方向上的移动。
7ff.如条款7dd或7ee的磁性移动设备，其中，控制器被配置为至少部分地基于第一磁性主体在第六旋转方向上的位置来控制链接件体在第六旋转方向上的移动。
7gg.如条款7dd至7ff中任一项的磁性移动设备，其中，控制器被配置为至少部分地基于第一主体在第二方向上经受的至少一个力以及第二主体在第二方向上经受的至少一个力来控制链接件体在第六旋转方向上的移动。
7hh.如条款7dd至7gg中任一项的磁性移动设备，其中，控制器被配置为至少部分地基于第一和第二磁性主体在第二方向的位置之间的缩放差来控制链接件体在第六旋转方向上的移动。
7ii.如条款7t至7hh中任一项的磁性移动设备，其中，机械链接件还被配置为使链接件体能够在具有在第一方向上的旋转轴的第四旋转方向上可控地移动，而与链接件体在第一、第二、第三和第六方向上的移动无关。
7jj.如条款7ii的磁性移动设备，其中，控制器被配置为至少部分地基于第一和第二磁性主体在第四旋转方向上的位置来控制链接件体在第四旋转方向上的移动。
7kk.如条款7ii或7jj的磁性移动设备，其中，控制器被配置为至少部分地基于第一和第二磁性主体在第四旋转方向上的位置的加权和来控制机械链接件在第四旋转方向上的移动。
7ll.如条款7t至7kk中任一项的磁性移动设备，其中，机械链接件还被配置为使链接件体在具有在第二方向上的旋转轴的第五旋转方向上可控地移动，而与机械链接件在第一、第二和第三方向上的移动无关。
7mm.如条款7ll的磁性移动设备，其中，控制器被配置为至少部分地基于第一和第二磁性主体在第三方向上的位置来控制链接件体在第五旋转方向上的移动。
7nn.如条款7ll或7mm的磁性移动设备，其中，控制器被配置为至少部分地基于第一磁性主体在第五旋转方向上的位置来控制链接件体在第五旋转方向上的移动。
7oo.如条款7a至7nn中任一项的磁性移动设备，其中：
第一磁性主体包括第一磁阵列和第二磁阵列，第一磁阵列包括在第一伸长方向上线性伸长的第一多个磁化段，每个磁化段具有磁化方向，第二磁阵列包括在第二伸长方向上线性伸长的第二多个磁化段，每个磁化段具有磁化方向；和
第二磁性主体包括第三磁阵列，该第三磁阵列包括在第一伸长方向上线性伸长的第三多个磁化段，每个磁化段具有磁化方向；
其中，在第一、第二和第三多个磁化段中的每一个中，至少两个磁化段具有不同的磁化方向；和
其中，第一伸长方向与第二伸长方向不同。
7pp.如条款7oo的磁性移动设备，其中，第一伸长方向与第二伸长方向正交。
7qq.如条款7oo或7pp的磁性移动设备，其中
第二磁性主体还包括第四磁阵列，第四磁阵列包括在第二伸长方向上线性伸长的第四多个磁化段，每个磁化段具有磁化方向；
其中，第四多个磁化段中的至少两个具有不同的磁化方向。
7rr.如条款7qq的磁性移动设备，其中，第二和第四磁阵列在第一伸长方向上彼此重叠，重叠长度大于第二和第四磁阵列在第二伸长方向上的尺寸的85％。
7ss.如条款7qq的磁性移动设备，其中，第二和第四磁阵列在第一伸长方向上彼此重叠，并且第一和第三磁阵列在第二伸长方向上彼此重叠。
7tt.如条款7oo至7ss中任一项的磁性移动设备，当最终从属于条款 7p时，其中：
至少一个电流参考命令信号被配置为使至少一个电流发生器产生电流，使得：
第一至少一个独立力包括在第二伸长方向上的第一至少一个力，其由第一磁阵列和电流之间的相互作用产生，以及在第一伸长方向上的第二至少一个力，其由第二磁阵列和电流之间的相互作用产生；和
第二至少一个独立力包括在第二伸长方向上的第三至少一个力，其由第三磁阵列和电流之间的相互作用产生。
7uu.如条款7oo至7tt中任一项的磁性移动设备，当最终从属于条款 7b时，其中控制器被配置为至少部分地基于第一和第三磁阵列在第二方向上的位置之间的差在具有垂直于工作表面的轴的至少一个旋转方向上可控地移动链接件体。
7vv.如条款7oo至7uu中任一项的磁性移动设备，当最终从属于条款 7b时，其中控制器被配置为至少部分地基于第一和第三磁阵列相对于第二方向的位置的加权和来在第二方向上可控地移动链接件体。
7ww.如条款7oo至7vv中任一项的磁性移动设备，其中，至少一个电流参考命令信号被配置为使至少一个电流发生器产生电流，使得第二至少一个独立力还包括响应于第四磁阵列和电流之间的相互作用，在第一方向上的第四至少一个力。
7xx.如条款7ww的磁性移动设备，其中，控制器被配置为至少部分地基于第二至少一个力和第四至少一个力可控地移动链接件体。
7yy.如条款7b至7xx中任一项的磁性移动设备，当最终从属于条款 7b时，其中机械链接件还包括：
第一至少一个连接器，其将第一磁性主体连接到链接件体；和
第二至少一个连接器，其将第二磁性主体连接到链接件体；
7zz.如条款7yy的磁性移动设备，其中：
第一至少一个连接器通过第一至少一个链接件铰链链接到链接件体，并通过第一至少一个主体铰链链接到第一磁性主体；和
第二至少一个连接器通过第二至少一个链接件铰链耦合到链接件体，并通过第二至少一个主体铰链耦合到第二磁性主体。
7aaa.如条款7zz的磁性移动设备，还包括连接第一至少一个连接器和链接件体的第一至少一个可弹性变形的部件。
7bbb.如条款7zz或7aaa的磁性移动设备，其中：
第一至少一个连接器包括第一齿轮，第一齿轮的旋转轴与第一至少一个链接件铰链的旋转轴同心；和
第二至少一个连接器包括第二齿轮，第二齿轮的旋转轴与第二至少一个轴铰链同心；
其中，第一至少一个连接器和第二至少一个连接器通过第一齿轮和第二齿轮之间的接合进一步链接。
7ccc.如条款7zz至7bbb中任一项的磁性移动设备，其中第一和第二链接件铰链中的每一个包括：
T形轴，其附接到第一和第二至少一个连接器中的相应一个；和
铰链支架，其附接到链接件体。
7ddd.如条款7zz至7ccc中任一项的磁性移动设备，其中第一和第二至少一个主体铰链的旋转轴分别平行于第一和第二至少一个链接件铰链的旋转轴。
7eee.如条款7zz至7ddd中任一项的磁性移动设备，其中第一至少一个主体铰链包括第一双轴铰链，第二至少一个主体铰链包括第二双轴铰链。
7fff.如条款7eee的磁性移动设备，其中：
第一双轴铰链包括第一垂直铰链、第一铰链体和第一平行铰链；和
第二双轴铰链包括第二垂直铰链、第二铰链体和第二平行铰链；和
其中第一磁性主体通过第一垂直铰链链接到第一铰链体，并且其中第一至少一个连接器通过第一平行铰链链接到第一铰链体；和
其中第二磁性主体通过第二垂直铰链链接到第二铰链体，第二至少一个连接器通过第二平行铰链链接到第二铰链体。
7ggg.如条款7fff的磁性移动设备，其中，第一垂直铰链的旋转轴垂直于工作表面。
7hhh.如条款7fff或7ggg中任一项的磁性移动设备，其中，第一平行铰链的旋转轴平行于工作表面。
7iii.如条款7n的磁性移动设备，其中，至少两个构件包括至少一个可弹性变形的尖头，其可操作以保持物体。
7jjj.一种磁性移动设备，包括：
至少一个动子，每个动子包括磁性主体，至少一个动子包括第一动子，工作主体，其包括：
多个导电元件；和
工作表面，其被配置为支撑至少一个动子；
第一可旋转体，其包括第一接合体，第一可旋转体附接到第一动子的磁性主体，其中，可旋转体和第一动子的磁性主体被配置为围绕旋转轴相对于彼此旋转；和
第二接合体；
其中，多个导电元件中的至少一个被配置为传导电流以产生一个或多个磁场。
其中，至少一个动子中的每一个的磁性主体包括至少一个磁阵列，磁阵列包括多个磁化元件，磁性主体被配置为当多个磁化元件中的至少一个与一个或多个磁场相互作用时相应地使至少一个动子中的每一个经受一个或多个力；和
其中，工作表面将多个导电元件与至少一个动子分开；和
其中，第一和第二接合体被配置为至少部分地基于第一动子的移动可拆卸地耦合。
7kkk.如条款7jjj的磁性移动设备，其中，第二接合体是静止的。
7lll.如条款7jjj的磁性移动设备，其中，至少一个动子还包括第二动子，并且第二接合体附接到第二动子的磁性主体。
7mmm.如条款7iii至7lll中任一项的磁性移动设备，其中，第一和第二接合体被配置为至少部分地基于第一和第二动子之间的相对移动可拆卸地耦合。
7nnn.如条款7jjj至7mmm中任一项的磁性移动，其中，第一接合体是接合叉，并且第二接合体是接合销，其中接合叉被配置为接纳接合销。
7ooo.如条款7jjj至7mmm中任一项的磁性移动设备，其中，第一接合体是接合齿轮，第二接合体是接合齿条，其中接合齿轮和接合齿条被配置为彼此配合。
7ppp.如条款7jjj至7mmm中任一项的磁性移动设备，其中，第一接合体包括接合圆柱体，接合圆柱体包括外表面和在外表面上的多个第一磁场发生器，其被配置为产生交变磁场，并且第二接合体包括多个第二磁场发生器，其被配置为产生交变磁场，使得第一和第二接合体被配置为可拆卸地彼此磁耦合。
7qqq.如条款7jjj至7ppp中任一项的磁性移动设备，其中，当接合体可拆卸地耦合时，第一动子和第二接合体之间的相对运动被配置为使可旋转体旋转。
7rrr.如条款7jjj至7qqq中任一项的磁性移动设备，其中，第一动子还包括具有至少两个可锁定位置的锁机构，其被配置为将可旋转体保持在相对于其旋转轴线的至少两个对应相对位置中的一个中。
7sss.如条款7jjj至7rrr中任一项的磁性移动设备，其中，第一动子还包括：
多稳态机构，其被配置为处于至少两个局部最小能量状态之一；和
可致动的手柄，其中可致动的手柄和第一动子的磁性主体之间的相对运动被配置为将多稳态机构从至少两个局部最小能量状态中的一个改变到另一个。
7ttt.如条款7sss的磁性移动设备，其中，通过可控地将第一动子朝向推动特征移动以在可致动手柄上产生致动力，从而引起可致动手柄与第一动子的磁性主体之间的相对运动，而致动可致动手柄。
7uuu.如条款7sss的磁性移动设备，其中，推动特征是静止的。
7vvv.如条款7sss的磁性移动设备，其中，通过可控地将第一和第二推动器中的一个或两个朝向彼此移动以在可致动手柄上产生致动力，从而引起可致动手柄和第一动子的磁性主体之间的相对运动，来致动可致动手柄。
7www.一种控制磁性移动设备移动的方法，磁性移动设备包括多个磁性主体，每个磁性主体包括多个磁体，该方法包括：
响应于调制第一磁性主体的范围内的至少一个磁场，使机械地链接到多个磁性主体中的第二个的多个磁性主体中的第一个相对于第二磁性主体移动。
7xxx.一种链接件设备，其包括：
与第一磁场相关的第一至少一个齿轮；和
第二至少一个齿轮；
其中，第一和第二至少一个齿轮被配置为响应于第一磁场和第二至少一个齿轮之间的磁相互作用而可拆卸地彼此耦合。
7yyy.如条款7xxx的链接件设备，其中
第一至少一个齿轮，其包括第一左手螺旋齿轮和第一右手螺旋齿轮；和
第一左右螺旋齿轮共用同一个旋转轴；和
第二至少一个齿轮，其包括第二左手螺旋齿轮和第二右手螺旋齿轮；和
第二左右螺旋齿轮共用同一个旋转轴。
7zzz.如条款7yyy的链接件设备还包括放置在第一左右螺旋齿轮之间的磁性主体，以产生第一磁场；
7aaaa.如条款7yyy至7zzz中任一项的链接件设备，其中第一左手齿轮与第二右手螺旋齿轮接合，并且当第一和第二至少一个齿轮可拆卸地耦合时，第一右手齿轮与第二左手螺旋齿轮接合。
7bbbb.一种将第一至少一个齿轮可拆卸地耦合到第二至少一个齿轮的方法，该方法包括：
使与第一磁场相关的第一至少一个齿轮响应于第一磁场和第二至少一个齿轮之间的磁相互作用而可拆卸地耦合到第二至少一个齿轮。
7cccc.一种用于移动至少一个可磁性移动装置的设备，该设备包括：
多个工作主体，每个工作主体包括工作表面，至少一个可磁性移动装置被配置为在工作表面上移动，其中每个工作表面与至少一个磁场相关；和
至少一个传送装置，其包括传送表面，至少一个可磁性移动装置被配置为在传送表面上移动；
其中，磁性可移动装置响应于调制至少一个磁场而在传送表面和工作主体的工作表面之间可移动。
7dddd.一种移动至少一个可磁性移动装置的方法，该方法包括：
响应于调制与第一工作主体的第一工作表面相关的第一至少一个磁场，使至少一个磁性可移动装置从第一工作表面移动到位于第一工作主体附近的传送装置的传送表面；
在将至少一个可磁性移动装置移动到传送表面上之后，将传送装置定位在第二工作主体附近，该第二工作主体具有与第二至少一个工作磁场相关的第二工作表面；和
在将传送装置定位在第二工作主体附近之后，调制第二至少一个磁场以使至少一个可磁性移动装置从传送表面移动到第二工作表面。
7eeee.一种用于控制至少一个可磁性移动装置的移动的设备，该设备包括：
具有工作表面的工作主体，至少一个可磁性移动装置可在工作表面上移动；
至少一个磁场调制器；
至少一个传感器，其被配置为：
检测至少一个可磁性移动装置相对于工作表面的当前位置；和
产生至少一个位置反馈信号，其表示磁性可移动装置相对于工作表面的当前位置；和
至少一个控制器，其配置为：
从至少一个传感器接收至少一个位置反馈信号；
基于至少一个位置反馈信号和磁性可移动装置的所需位置产生至少一个磁场命令信号；和
将至少一个磁场命令信号发送到至少一个磁场调制器，以使至少一个磁场调制器调制一个或多个磁场，以将磁性可移动装置从当前位置移动到期望位置。
7ffff.一种将至少一个磁性可移动装置控制到相对于工作表面的期望位置的方法，该方法包括：
确定至少一个可磁性移动装置相对于工作表面的当前位置；
计算期望位置和当前位置之间的差；和
基于该差，调制与工作表面相关的至少一个磁场，以使磁性可移动装置朝向期望位置移动。
关于语言一般性的注记
在整个说明书和所附权利要求中，应该理解的是，一个或多个动子可以携带一个或多个物体，例如但不限于部分、生物样品、装置、可能在合适容器中的药物、正在组装的产品、原始部件或材料、部件，以满足所需制造目的的需要。合适的加工和/或材料进给机构可以沿着工作主体的两侧 (例如工作主体)安装或分布，或者从上方安装或分布在工作主体上，尽管这些可能未示出以避免模糊各种实施例。
虽然本文讨论了许多示例性方面和实施例，但是本领域技术人员将认识到其某些修改、置换、添加和子组合。例如：
·在本说明书和所附权利要求中，元件(例如，作为非限制性示例，工作主体、工作主体层、导电元件迹线、动子、可移动台、磁性主体、磁阵列、传送台、传送器和/或例如传送装置)可以称为在一个方向上或沿着一个方向彼此重叠。例如，来自不同工作主体层 140、142的导电元件迹线132、134可以在工作主体方向上或沿着工作主体方向彼此重叠。当描述两个或更多个物体在Z方向上或沿Z方向重叠时，该用法应该被理解为意味着可以绘制Z方向的线以与两个或更多个物体相交。
·在本说明书和所附权利要求中，除非另有说明，否则主体或体用于指刚体。例如，第一磁性主体、链接件体、工作主体、第二磁性主体都是刚体。
·在本说明书和所附权利要求中，电流发生器可与(功率或电流) 放大器或磁场调制器互换使用。
·在本说明书和所附权利要求中，当第一主体被称为刚性地附接到第二主体时，这意味着第一主体和第二主体刚性地连接以形成在整体刚性主体上。
·在许多附图和本文提供的大部分描述中，动子显示为静态，其动子x、动子y和动子z轴与相同相应工作主体的工作主体x、工作主体y和工作主体z轴相同。为了简洁和易于解释，在本公开中采用了该习惯。当然可以从本公开中理解，动子可以(并且可以被设计为)相对于其工作主体移动，在这种情况下，可移动台的动子x、动子y、动子z轴可以不再与其工作主体的工作主体x、工作主体 y和工作主体z轴相同(或对齐)。相对于工作主体轴定义的方向、位置和平面通常可以被称为工作主体方向、工作主体位置和工作主体平面以及相对于台轴定义的方向、位置和平面可以被称为动子方向、动子位置和动子平面。
·在本说明书和所附权利要求中，参考了控制可移动台、磁性主体或动子，控制可移动台、磁性主体或动子在多个方向上或多个(例如6个)自由度上的运动和/或位置。除非上下文或说明书另有明确说明，控制动子、磁性主体或可移动台、控制动子、磁性主体或可移动台在多个方向或多个自由度上的运动和/或位置可被理解为意味着在多自由度应用反馈位置控制，但没有明确要求在任何这样的自由度上存在这样一个动子的运动。应当理解，在任何给定的实施例中，一次移动的方向的数量不限于物理上可能的范围。即，除了任何单独的移动体之间的任何相对移动之外，超过每个单独运动体在X，Y，Z，Rx，Ry和Rz方向上的6个方向/自由度。
·在本说明书中，可移动运动台、可移动台、运动台和动子可以互换使用。
·在本说明书中，“浮动”机械链接件意味着整个机械链接件可以在一个或多个动子的操作期间相对于工作主体移动，从而机械地链接。例如，浮动弯曲轴承意味着整个弯曲轴承安装在移动框架上；浮动直线导轨轴承意味着导轨和导轨上的滑动件都不与工作主体框架固定，并且可以在操作期间相对于工作主体移动。
·在本说明书中，磁阵列组件上的可控制的力意味着通过在工作主体(例如工作主体)中，通过一组适当选择的导电元件(例如导电元件)正确地驱动换向电流，可以产生具有跟随在通过平面的方向上的期望值的幅度的磁场。多个可独立控制的力意味着可以产生多个力中的每个力以跟随独立于其余力的命令信号，并且多个力中的任何两个力在空间中可以不共线。
·在本说明书中，两个面内方向/DOF的移动意味着在两个非平行方向(例如X和Y)上的独立平移运动，例如，两个方向正交于第三方向，例如Z方向，例如，这通常是工作主体顶部平面的法线方向。
·在本说明书中，三个面内方向/DOF的运动意味着在两个非平行方向(例如X和Y)上的独立平移运动，加上绕Z的旋转运动，其中Z是工作主体顶部平面的法线方向，并且X和Y都与Z方向正交。
·在本说明书中，6个方向/DOF运动中的运动意味着在六个X、Y、 Z、Rx、Ry和Rz方向上的独立平移/旋转运动，其中X和Y不平行，X、Y和Z不共面，并且Rx，Ry和Rz分别表示围绕X、Y 和Z方向的旋转轴的旋转方向。
·在本说明书中，当说连接多个动子的机械链接件不限制多个动子之间的相对运动时，这意味着多个动子中的任何一个的可控制运动的方向/DOF的数量不改变机械链接件是否安装。例如，当描述将三个动子(10A、10B、10C)链接在一起的机械链接件不约束三个动子之间的相对运动时，这意味着动子10A的运动方向/DOF不受动子10B和/或10C的相对运动的影响，无论是否安装了机械链接件。
·机械链接件约束在第一组一个或多个自由度中动子的两个磁体之间的相对运动的含义应解释为：
·当机械链接件从动子移开时，两个磁性主体可以在第一组一个或多个方向/DOF中相对于彼此移动；
·当安装机械链接件时，两个磁性主体在第一组一个或多个方向/ DOF中不能相对运动。
·在本说明书中，尽管在许多附图中示出了一个可移动机器人装置，但是应该理解，多个相似或不同的可移动机器人装置可以一起工作并共享共同的工作主体或工作主体。
·在本说明书中，能够在N方向/DOF(其中N是整数)上可控运动的动子(或磁性主体)意味着通过将合适的电流驱动到工作主体中的合适的导电元件中以与动子(或磁性主体)相互作用，从而在动子(或磁性主体)上产生力，动子在N方向/DOF运动(或磁性主体)中的运动可在合适的位置反馈的帮助下由控制器闭环控制。
·在本说明书中，铰链接头、转动接头、圆柱形接头可互换使用，并且可以各自称为铰链。
·在本说明书中，尽管在许多地方未在动子上示出一个或多个部件，但是本领域技术人员将理解，每个动子可以携载一个或多个部件、组件、容器等。
·在本说明书和所附权利要求中，工作主体的工作区域是指通过命令电流流入工作主体导电元件，工作主体或工作主体可以在一个或多个自由度上可控地移动动子的平面区域。机械携载器的工作区域是指机械携载器可以在一个或多个自由度上支撑或引导动子的位置。工作主体工作区域和携载器工作区域之间的重叠区域是指工作主体可以在一个或多个方向/DOF上可控地移动动子并且携载器可以在一个或多个DOF上支撑动子(或者动子可以支撑动子)的位置。在这样的区域中，动子可以由工作主体控制而不受携载器的支撑，或者动子可以由携载器支撑而不受工作主体控制，或者动子可控地在一些自由度上移动并且在一定的自由度上被携载器支撑。例如，重叠区域中的动子可以通过工作主体具有6个方向/DOF运动控制地悬浮而不与工作主体或机械支撑件接触，并且在同一位置处的另一时间，动子可以通过关闭重叠区域内的工作主体导电元件中的电流落在机械携载器上；或者，动子可以由传送装置(X定向的线性导轨)在五个方向/DOF(Y，Z，Rx，Ry，Rz)上支撑和引导，并且工作主体可以可控地在一个方向/DOF上移动动子(X方向线性运动)。
·在本说明书和所附权利要求中，可以说动子位于区域(工作区域或重叠区域)内。当描述一个或多个动子位于工作区域内时，该使用应理解为意味着动子磁阵列所占区域(在X和Y方向上延伸的工作主体工作平面上)在工作区域内。
·在本说明书和所附权利要求中，参考可配置的2D路径或轨迹。除非上下文或描述具体指出，否则可配置的2D路径可以被理解为具有软件可配置(可修改的)形状和长度的工作主体工作区域内的线(直的或弯曲的)。软件可配置意味着可以通过软件或程序或一组参数使用计算机硬件进行修改。换句话说，可配置的2D路径可以由软件配置或者由软件实时生成，而不是由诸如导轨的机械硬件引导装置限定。
·在本说明书和所附权利要求中，提到了跟随路径或轨迹的动子。除非上下文或描述具体指明，否则跟随路径的动子可以被理解为在工作主体工作表面上动子参考点的轨迹分量跟随路径，其中动子参考点是动子的感兴趣点，例如但不限于动子的重心，动子的几何中心等。工作主体工作表面上的轨迹分量是在工作主体工作表面上的轨迹投影。
·在本说明书中，N个方向或自由度的可控运动意味着存在N个可独立控制的运动分量，其中N是任何正数。
·在本说明书和相关的权利要求中，路径和轨迹可互换使用。
·在本说明书和相关的权利要求中，可以互换地使用移动和运动。
虽然上面已经讨论了许多示例性方面和实施例，但是本领域技术人员将认识到其某些修改、置换、添加和子组合。因此，以下所附权利要求和此后引入的权利要求旨在被解释为包括在其真实精神和范围内的所有这些修改、置换、添加和子组合。

Claims (21)

1.一种磁性移动设备，包括：
至少一个动子，所述至少一个动子包括：
多个磁性主体，所述多个磁性主体至少包括第一磁性主体和第二磁性主体；
工作主体，所述工作主体包括：
多个导电元件；和
工作表面，所述工作表面被配置为支撑所述至少一个动子；
其中所述多个导电元件中的至少一个导电元件被配置为传导电流以产生一个或多个磁场；
机械链接件，所述机械链接件机械地链接至少所述第一磁性主体和所述第二磁性主体；
其中所述多个磁性主体中的每个磁性主体包括至少一个磁阵列，所述磁阵列包括多个磁化元件，所述磁化元件被配置为当所述多个磁化元件中的至少一个磁化元件与所述一个或多个磁场相互作用时使所述至少一个动子经受一个或多个力，使得至少所述第一磁性主体和所述第二磁性主体相对于彼此移动；且
其中所述工作表面将所述多个导电元件与所述至少一个动子分开；且
其中所述第一磁性主体被配置为：当所述第一磁性主体与所述一个或多个磁场相互作用时，使所述第一磁性主体经受在与所述工作表面大致平行的、处于非平行方向上的至少两个第一可独立控制的力。
2.根据权利要求1所述的磁性移动设备，
其中所述机械链接件约束在一个或多个线性或旋转方向上所述第一磁性主体与所述第二磁性主体之间的相对移动。
3.根据权利要求0或2中任一项所述的磁性移动设备，还包括：
至少一个控制器，所述至少一个控制器被配置为至少部分地基于所述多个磁性主体相对于所述工作主体的位置产生至少一个电流参考命令信号；和
至少一个电流发生器，所述至少一个电流发生器被配置为响应于接收到所述至少一个电流参考命令信号而产生由所述多个导电元件中的至少一个导电元件传导的电流；
其中所述电流使所述第一磁性主体经受第一至少两个可独立控制的力，并使所述第二磁性主体经受第二至少一个可独立控制的力。
4.根据权利要求3所述的磁性移动设备，其中：
所述至少一个电流参考命令信号被配置为使所述至少一个电流发生器产生电流，使得：
所述第一至少两个可独立控制的力包括平行于所述工作表面的第一方向上的至少一个力，以及平行于所述工作表面且不平行于所述第一方向的第二方向上的至少一个力；并且
所述第二至少一个独立力包括在所述第一方向上的至少一个力和在所述第二方向上的至少一个力。
5.根据权利要求4所述的磁性移动设备，其中所述机械链接件被配置为响应于由于所述电流而施加在所述第一磁性主体和所述第二磁性主体上的力而移动。
6.根据权利要求0至5中任一项所述的磁性移动设备，其中：
所述第一磁性主体包括第一磁阵列和第二磁阵列，所述第一磁阵列包括在第一伸长方向上线性伸长的第一多个磁化段，其中所述第一多个磁化段中的每个磁化段具有磁化方向，所述第二磁阵列包括在第二伸长方向上线性伸长的第二多个磁化段，其中所述第二多个磁化段中的每个磁化段具有磁化方向；和
所述第二磁性主体包括第三磁阵列，所述第三磁阵列包括在所述第一伸长方向上线性伸长的第三多个磁化段，其中所述第三多个磁化段中的每个磁化段具有磁化方向；
其中在所述第一、第二和第三多个磁化段中的每一个中，至少两个磁化段具有不同的磁化方向；和
其中所述第一伸长方向与所述第二伸长方向不同。
7.根据权利要求6所述的磁性移动设备，其中：
所述第二磁性主体还包括第四磁阵列，所述第四磁阵列包括在所述第二伸长方向上线性伸长的第四多个磁化段，其中所述第四多个磁化段中的每个磁化段具有磁化方向；
其中所述第四多个磁化段中的至少两个磁化段具有不同的磁化方向。
8.根据权利要求6或7所述的磁性移动设备，当最终从属于权利要求3时，其中：
所述至少一个电流参考命令信号被配置为使所述至少一个电流发生器产生电流，使得：
所述第一至少一个独立力包括由所述第一磁阵列与所述电流之间的相互作用产生的在所述第二伸长方向上的第一至少一个力以及由所述第二磁阵列与所述电流之间的相互作用产生的在所述第一伸长方向上的第二至少一个力；并且
所述第二至少一个独立力包括由所述第三磁阵列与所述电流之间的相互作用产生的在所述第二伸长方向上的第三至少一个力。
9.根据权利要求1至8中任一项所述的磁性移动设备，其中所述机械链接件还包括：
第一至少一个连接器，其将所述第一磁性主体连接到链接件体；和
第二至少一个连接器，其将所述第二磁性主体连接到链接件体。
10.根据权利要求9所述的磁性移动设备，其中：
所述第一至少一个连接器经由第一至少一个链接件铰链耦合到所述链接件体，并经由第一至少一个主体铰链耦合到所述第一磁性主体；并且
所述第二至少一个连接器经由第二至少一个链接件铰链耦合到所述链接件体，并经由第二至少一个主体铰链耦合到所述第二磁性主体。
11.根据权利要求9或10所述的磁性移动设备，其中：
所述第一至少一个连接器包括第一齿轮，所述第一齿轮的旋转轴线与所述第一至少一个链接件铰链的旋转轴线同心；并且
所述第二至少一个连接器包括第二齿轮，所述第二齿轮的旋转轴线与所述第二至少一个轴铰链同心；
其中所述第一至少一个连接器和所述第二至少一个连接器通过所述第一齿轮与所述第二齿轮之间的啮合进一步链接。
12.根据权利要求10或11所述的磁性移动设备，其中：
所述第一至少一个主体铰链包括第一垂直铰链、第一铰链体和第一平行铰链；并且
所述第二至少一个主体铰链包括第二垂直铰链、第二铰链体和第二平行铰链；并且
其中所述第一磁性主体经由所述第一垂直铰链链接到所述第一铰链体，并且其中所述第一至少一个连接器经由所述第一平行铰链链接到所述第一铰链体；并且
其中所述第二磁性主体经由所述第二垂直铰链链接到所述第二铰链体，并且所述第二至少一个连接器经由所述第二平行铰链链接到所述第二铰链体。
13.一种磁性移动设备，包括：
至少一个动子，每个动子包括磁性主体，所述至少一个动子包括第一动子，
工作主体，其包括：
多个导电元件；和
工作表面，其被配置为支撑所述至少一个动子；
第一可旋转体，其包括第一接合体，所述第一可旋转体附接到所述第一动子的磁性主体，其中所述可旋转体和所述第一动子的磁性主体被配置为围绕旋转轴线相对于彼此旋转；和
第二接合体；
其中所述多个导电元件中的至少一个被配置为传导电流以产生一个或多个磁场；
其中所述至少一个动子中的每一个的磁性主体包括至少一个磁阵列，所述磁阵列包括多个磁化元件，所述磁性主体被配置为当所述多个磁化元件中的至少一个磁化元件与所述一个或多个磁场相互作用时相应地使所述至少一个动子中的每一个动子经受一个或多个力；且
其中所述工作表面将所述多个导电元件与所述至少一个动子分开；且
其中所述第一接合体和所述第二接合体被配置为至少部分地基于所述第一动子的移动可拆卸地耦合。
14.根据权利要求13所述的磁性移动设备，其中所述第一接合体和所述第二接合体被配置为至少部分地基于所述第一动子与所述第二动子之间的相对移动可拆卸地耦合。
15.一种控制磁性移动设备的移动的方法，所述磁性移动设备包括多个磁性主体，每个磁性主体包括多个磁体，所述方法包括：
响应于调制所述第一磁性主体的范围内的至少一个磁场，使机械地链接到所述多个磁性主体中的第二个的所述多个磁性主体中的第一个相对于所述第二磁性主体移动。
16.一种链接件设备，包括：
与第一磁场相关的第一至少一个齿轮；和
第二至少一个齿轮；
其中所述第一和第二至少一个齿轮被配置为响应于所述第一磁场和所述第二至少一个齿轮之间的磁相互作用而可拆卸地彼此耦合。
17.一种将第一至少一个齿轮可拆卸地耦合到第二至少一个齿轮的方法，所述方法包括：
使与第一磁场相关的第一至少一个齿轮响应于所述第一磁场和所述第二至少一个齿轮之间的磁相互作用而可拆卸地耦合到第二至少一个齿轮。
18.一种用于移动至少一个可磁性移动装置的设备，所述设备包括：
多个工作主体，每个工作主体包括工作表面，所述至少一个可磁性移动装置被配置为在所述工作表面上移动，其中每个工作表面与至少一个磁场相关；和
至少一个传送装置，其包括传送表面，所述至少一个可磁性移动装置被配置为在所述传送表面上移动；
其中所述可磁性移动装置响应于调制所述至少一个磁场而可在所述传送表面和工作主体的工作表面之间移动。
19.一种移动至少一个可磁性移动装置的方法，所述方法包括：
响应于调制与第一工作主体的第一工作表面相关的第一至少一个磁场，使所述至少一个可磁性移动装置从所述第一工作表面移动到位于所述第一工作主体附近的传送装置的传送表面；
在将所述至少一个可磁性移动装置移动到所述传送表面上之后，将所述传送装置定位在第二工作主体附近，所述第二工作主体具有与第二至少一个工作磁场相关的第二工作表面；和
在将所述传送装置定位在第二工作主体附近之后，调制所述第二至少一个磁场以使所述至少一个可磁性移动装置从所述传送表面移动到所述第二工作表面。
20.一种用于控制至少一个可磁性移动装置的移动的设备，所述设备包括：
具有工作表面的工作主体，所述至少一个可磁性移动装置可在所述工作表面上移动；
至少一个磁场调制器；
至少一个传感器，所述至少一个传感器被配置为：
检测所述至少一个可磁性移动装置相对于所述工作表面的当前位置；和
产生表示所述磁性可移动装置相对于所述工作表面的当前位置的至少一个位置反馈信号；和
至少一个控制器，其被配置为：
从所述至少一个传感器接收所述至少一个位置反馈信号；
基于所述至少一个位置反馈信号和所述磁性可移动装置的期望位置产生至少一个磁场命令信号；和
将所述至少一个磁场命令信号发送到所述至少一个磁场调制器，以使所述至少一个磁场调制器调制一个或多个磁场，以将所述磁性可移动装置从所述当前位置移动到所述期望位置。
21.一种将至少一个磁性可移动装置控制到相对于工作表面的期望位置的方法，所述方法包括：
确定所述至少一个可磁性移动装置相对于所述工作表面的当前位置；
计算所述期望位置和所述当前位置之间的差；和
基于所述差，调制与所述工作表面相关的至少一个磁场，以使所述磁性可移动装置朝向所述期望位置移动。
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