CN113939384A - 磁性导向物料搬运机器人 - Google Patents

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S·萨
S·弗拉什
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Sumitomo Heavy Industries Ltd
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Abstract

一种装置包括第一设备和第一传送器，第一设备被配置为将基板支撑在其上，第一传送器连接有第一设备，其中第一传送器包括：轨道或磁悬浮引导件；磁性系统，被配置为利用第一设备与轨道或磁悬浮引导件之间的间隙，将第一设备竖直间隔在轨道或磁悬浮引导件之上，其中磁性系统包括在第一设备的第一面的第一角部处的第一电磁致动器、在第一设备的第一面的第二角部处的第二电磁致动器、以及在第一设备的相对的第二面处的第三电磁致动器，其中第三电磁致动器没有定位为靠近第一设备的三个面的角部；以及线性致动器，被配置为沿着轨道或磁悬浮引导件移动第一设备。

Description

磁性导向物料搬运机器人
技术领域
示例性和非限制性实施例总体上涉及基板传送机器人组件。
背景技术
用于传送基板的机器人是已知的。用于传送基板传送机器人的线性驱动系统也是已知的，例如在美国专利公开号US 2016/0229296 A1、US 2013/0071218 A1、US 2015/0214086 A1和US 2017/0028546 A1中描述的，这些专利通过引用整体并入本文。
发明内容
以下发明内容仅旨在作为示例。发明内容并非旨在限制权利要求的范围。
根据一个方面，提供了一种装置，该在包括第一设备和第一传送器，第一设备被配置为将基板支撑在其上，第一传送器连接有第一设备，其中第一传送器被配置为支撑第一设备以用于沿着水平路径的移动，其中第一传送器包括至少两个轨道、磁性系统和磁性系统，磁性系统被配置为利用在第一设备与至少两个轨道之间的间隙，将第一设备竖直间隔在至少两个轨道之上，其中磁性系统包括在第一设备的第一面的第一角部处的第一电磁致动器、在第一设备的第一面的第二角部处的第二电磁致动器、以及在第一设备的相对的第二面处的第三电磁致动器，其中第三电磁致动器没有定位为靠近第一设备的三个面的角部，线性致动器被配置为沿着至少两个轨道在路径中移动第一设备。
根据另一方面，提供了一种方法，该方法包括：靠近第一设备的第一面的第一角部连接第一电磁致动器，其中第一角部位于第一设备的三个面处，其中第一设备被配置为将基板支撑在第一设备上，其中第一电磁致动器是连接有第一设备的第一传送器的磁性系统的一部分，其中第一传送器被配置为支撑第一设备以用于沿着水平路径的移动；靠近第一设备的第一面的第二角部连接第二电磁致动器，其中第二电磁致动器是磁性系统的一部分，其中第二角部位于第一设备的三个面处；靠近第一设备的相对的第二面连接第三电磁致动器，其中第三电磁致动器是磁性系统的一部分，其中第三电磁致动器没有定位为靠近第一设备的三个面的角部；以及将第一设备定位在至少两个引导件之上，其中第一电磁致动器和第二电磁致动器位于引导件中的第一引导件处并且第三电磁致动器位于引导件中的不同的第二引导件处。
根据另一方面，提供了一种方法，该方法包括：控制第一电磁致动器将第一设备的第一角部竖直间隔在第一轨道之上，其中第一电磁致动器是第一传送器的一部分，第一传送器被配置为利用在第一设备与轨道之间的间隙，将第一设备竖直磁性间隔在第一轨道和第二轨道之上，其中第一传送器被配置为支撑第一设备以用于沿着水平路径的移动，其中第一角部位于第一设备的三个面处，其中第一设备被配置为将基板支撑在第一设备上；控制磁性系统的第二电磁致动器将第一设备的不同的第二角部竖直间隔在第一轨道之上，其中第二角部位于第一设备的三个面处，其中第一角部和第二角部位于第一设备的第一面处；以及控制磁性系统的第三电磁致动器将第一设备竖直间隔在第二轨道之上，其中第三电磁致动器位于第一设备的相对的第二面处，并且其中第三电磁致动器没有定位为靠近第一设备的三个面的角部。
附图说明
结合附图在以下描述中解释上述方面和其他特征，在附图中：
图1是包括如本文所述的特征的基板处理装置的示意性顶视图；
图2是图1所示的基板处理装置的基板传送装置的立体视图；
图3是图2所示的基板传送装置的立体视图；
图4是在基板处理装置的传送室内部示出的图2至图3所示的基板传送装置的立体视图的端视图；
图5是图1至图4所示的基板传送装置的机器人的侧视图；
图6是图5所示的机器人的顶视图；
图7是图5至图6所示的机器人的示意性截面图；
图8是基板处理装置的传送室内的基板传送装置的端视图；
图9是示出与图1所示的装置一起使用的各种系统的图；
图10是图1所示的基板处理装置的传送室内的基板传送装置的示意性顶视图；
图10A是图10所示的基板处理装置的传送室内的基板传送装置的端部截面图；
图11是图10所示的传送室内的基板传送装置的端视图；
图12是示出图10至图11所示的线性电机的磁驱动器和从动构件中的一个的立体视图；
图13是图12所示的磁驱动器的立体视图；
图14是与图10至图11所示的装置一起使用的电源模块的立体视图；
图14A是示出图14所示的多个电源模块的相对布局的立体视图；
图15是示出使用图14和图14A所示的电源模块的电力耦合的图；
图16是图15所示的一个示例性实施例耦合的等轴测图；
图17是示出图10至图11所示的光通信系统的一些组件的示意图；
图18是传送室的底壁上的基板传送装置的立体视图；
图18A是传送室的底壁上的基板传送装置的备选实施例的立体视图；
图19是包括如本文所述的特征的基板处理装置的示意性顶视图；
图20是磁性支撑系统和控制系统的引导件处的机器人驱动单元的外壳的示意图；
图20A至图20C是磁悬浮引导件处的电磁致动器的示意图；
图20D是示出电磁致动器相对于外壳的三角形布局的示意图；
图20E至图20F是示出电磁致动器相对于外壳的其他形状的三角形布局的示意图；
图20G是类似于图20的备选实施例的示意图，其中机器人驱动单元的外壳在磁性支撑系统和控制系统的引导件处；
图21是类似于图20的备选实施例的示意图，其中机器人驱动单元的外壳在磁性支撑系统和控制系统的引导件处；
图22是类似于图20的备选实施例的示意图，其中机器人驱动单元的外壳在磁性支撑系统和控制系统的引导件处；
图22A是备选实施例的示意性顶视图；
图23是类似于图20的备选实施例的示意图，其中机器人驱动单元的外壳在磁性支撑系统和控制系统的引导件处；
图24A和图24B是在图20至图23所示的磁性支撑系统中使用的电磁致动器的示例的示意图；
图25A和图25B是在图20至图23所示的磁性支撑系统中使用的电磁致动器的示例的示意图；；
图26A和图26B是在图20至图23所示的磁性支撑系统中使用的电磁致动器的示例的示意图；
图27是在图20至图23所示的磁性支撑系统中使用的电磁致动器的示例的示意图；
图28A和图28B是示例产生的竖直和水平力的示意图；
图28C是类似于图20的备选实施例的示意图，其中机器人驱动单元的外壳在磁性支撑系统和控制系统的引导件处；
图29是示例产生的竖直和水平力的示意图；
图30是类似于图20的备选实施例的示意图，其中机器人驱动单元的外壳在磁性支撑系统和控制系统的引导件处；
图31是示出使用多个传感器来说明线性磁悬浮轨道/引导件与磁悬浮间隙传感器目标之间的转变的图；
图32至图41是示出线性机器人控制系统的示例的图。
具体实施方式
参考图1，示出了合并有示例实施例的特征的装置10的示意性顶视图。尽管将参考附图所示的示例实施例来描述特征，但是应当理解，特征可以体现在实施例的很多备选形式中。此外，可以使用任何合适尺寸、形状或类型的元件或材料。
在该示例中，装置10是基板处理装置。基板处理装置10通常包括基板传送装置12(也称为线性真空机器人)、多个基板处理室14、传送室15、设备前端模块(EFEM)16和基板盒升降机18。传送室15可以被保持为例如真空室或惰性气体室。传送装置12位于室15中并且适于在室14、15与固定传送室或装载锁22之间传送基板20，例如半导体晶片或平板显示器。EFEM 16被配置为在基板盒升降机18与固定传送室22之间传送基板20。在该示例中，EFEM具有机器人24，机器人24具有scara臂。机器人24被配置为如箭头A所示在EFEM中线性移动。然而，可以提供任何合适类型的EFEM。装置10包括控制器50。控制器50包括至少一个处理器52和包括计算机程序代码56的至少一个存储器54。控制器50被配置为控制装置10的各种设备和机器人的操作。
还参考图2至图4，示出了基板传送装置12的立体视图和端视图。在该示例中，基板传送装置12包括机器人26、机器人外壳28和线性驱动系统30。图2至图3示出了在传送室15的底壁上的基板传送装置12，其中未示出传送室15的侧壁和顶壁。图4示出了在传送室15的底壁或底板上的基板传送装置12，仅未示出传送室15的顶壁。机器人26连接到机器人外壳28，并且机器人外壳28通过线性驱动系统30相对于室15可移动。线性驱动系统30包括在传送室15的地板上的引导件32和在外壳的外部底面上的卡车33。对于磁悬浮类型的线性驱动系统，卡车可以与引导件32分开由磁力/电磁力保持的间距。对于非磁悬浮类型的线性驱动器，引导件可以包括轨道，其中小块搭载在轨道上。在一个示例中，卡车33可以具有附接到外壳的底面的轮子，这些轮子搭载在轨道32上。线性驱动系统30被配置为在传送室15内部沿着轨道32沿着图1中箭头B所示的线性路径移动机器人外壳28并且因此移动基板传送装置12。在备选实施例中，不是外壳，而是机器人26可以附接到具有卡车并且搭载在轨道/引导件32上的非封闭滑道或平台。在另一备选示例中，引导件和卡车可以设置在室15的侧面壁部处，附加地或备选地，可以设置在室15的地板。
还参考图5至图7，机器人26通常包括机器人驱动34和连接到机器人驱动34的机器人臂组件36。图5至图7所示的机器人26仅是具有用于移动基板的执行器的机器人的一个示例，而不应当被视为限制。可以提供任何合适类型的机器人、机器人驱动和机器人臂。在该示例中，机器人臂组件36是双臂布置。机器人臂组件36的臂36a、36b中的每个具有臂连杆、滑轮、带和基板支撑末端执行器38，它们由机器人驱动34的同轴驱动轴40a、40b、40c驱动。在备选示例中，驱动可以包括相对于彼此不同轴定位的驱动轴。机器人驱动34具有用于每个驱动轴的电机42a、42b、42c、包括电机46的竖直驱动系统44、以及用于电机42和/或驱动轴40、以及竖直驱动系统44的各种位置编码器/传感器48a、48b、48c。
机器人26安装到机器人外壳28，使得几乎所有机器人26都位于机器人外壳28内，机器人臂组件36除外。这可以在例如图3至图4中最佳地看到。特别地，机器人臂组件36位于外壳28的外部，靠近机器人外壳28的顶面，并且驱动轴40a、40b、40c从与位于外壳28内部的驱动器34的其余部分延伸穿过机器人外壳28的顶面中的孔58(参见图3)。密封件60(参见图3)设置在孔58处以密封孔58，但仍允许驱动轴40a、40b、40c在被竖直驱动系统44移动时轴向旋转和竖直移动。对于这种类型的实施例，外壳28内部的区域可以具有与室15内部的区域不同的环境。例如，外壳内部的区域可以仅是大气压下的空气，而室15内部(外壳28外部)的区域可以是真空环境或惰性气体环境。
嵌套环境
图8示意性地示出了可以在一个示例中使用的“嵌套”类型的布置。机器人外壳28可以为机器人驱动34提供气密密封的机器人外壳，延伸穿过孔58的驱动轴的一小部分除外。更具体地，所有的电机42、44、所有的传感器48、所有的电线和大部分的驱动轴40(参见图7)都气密地封闭在机器人外壳28内部。机器人驱动34的所有活动电气硬件(包括传感器和电机)都可以保持在气密地密封的机器人外壳28内部在图8所示的区域29处；在传送室15的区域17中与机器人外壳28外部的环境分开。区域17可以保持为传送室15内部与外部大气环境13分开的单独环境。因此，环境29嵌套在环境17内部，其中环境17将环境29与外部大气环境13(室15外部的正常大气13)分开。环境29可以是真空环境，但不一定是真空环境，即使环境17是真空环境。因为机器人外壳28内部的环境29不需要是真空环境，所以这可以帮助防止来自机器人外壳28内部的组件的蒸汽脱气。环境的这种嵌套(嵌套在区域17内部的区域29)特别适于机器人外壳28在传送室15内可移动而不会被沿着传送室15的长度的线性相对运动破坏或中断。
还参考图9，在该示例中，装置10具有线性致动系统30、电力耦合系统62、数据通信耦合系统64和热传递耦合系统66。电力耦合系统62可以用于向外壳28内的组件提供电力。数据通信耦合系统64可以用于将数据信号发送到外壳28内的组件(和/或通过外壳发送到臂中的组件)，和/或将数据信号从外壳28内部的组件(和/或通过外壳从臂中的组件)发送到室15外部的数据处理器。热传递耦合系统66可以用于将热量从外壳28内部的组件传递到室15外部。在备选示例实施例中，电力耦合系统62和数据通信耦合系统64可以至少部分组合以减少室15的区域17内的组件的数目。在一些实施例中，可以提供并非包括上述所有系统的装置。
在所示示例中，所有这些系统30、62、64、66被配置为不破坏或干扰图8所示的嵌套环境。换言之，系统30、62、64、66适当地构造成使得在所有四个系统30、62、64、66操作时外壳28内的环境与室15内的环境保持分离。
线性电机
还参考图10和图11，线性驱动系统30通常包括线性电机70。线性电机70是其定子和转子基本“展开”从而沿着它的长度产生线性力而不是产生扭矩(旋转)的电机。这样的示例在美国专利公开号US 2015/0214086 A1中有公开，该专利公开通过引用整体并入本文。附图示出了位于外壳28下方的线性电机。然而，在备选实施例中，线性驱动器的一个或多个组件可以不位于外壳28下方。例如，线性电机和/或线性驱动系统30的组件可以位于外壳28和室15的侧面。
在一个示例实施例中，线性驱动系统30可以包括利用非接触式磁支撑引导子系统的磁悬浮系统。还参考图12至图13，在所示示例中，线性电机70利用模块化设计，该设计包括固定磁驱动器72和从动构件76。在该示例中，驱动器72具有大体“C”形状。大体“C”形状形成槽73，槽73的顶面和底面上具有相对的电磁体74。驱动器72成排固定地安装到室15的底壁，如图10最佳所示，并且从动构件76附接到机器人外壳28的底面的外部。在备选示例中，驱动器72可以附接到机器人外壳28并且轨道76可以固定地附接到传送室15。
可以在线性轨道周围提供屏蔽。还参考图10A，传送室15包含具有线性轨道32和卡车30的机器人，并且线性轨道和卡车可以部分或完全封闭在护罩31中。护罩的目的是减少或消除不需要的颗粒或污染物材料从轨道或卡车向上进入传输室的迁移，同时允许机器人沿着轨道方向运动。此外，可以是单个部件或部件组合的护罩防止材料、微粒、破碎的晶片碎片从传送室迁移到线性轨道的操作区域。这有助于防止线性轨道机构受到污染/堵塞。
传送室还可以包括排气口16和泵口17，使得排气口基本定位为在下部部分中或在屏蔽件31的屏蔽区域内朝向室15的顶部和泵口。这样的布置进一步防止污染物从屏蔽区域内迁移到传送室中。当排气口处于活动状态时，来自排气口的分子将向泵口移动，携带任何微量的空气污染物。即使排气口关闭，主动泵送仍会将任何污染物从室中拉出并且拉入屏蔽区域。
如图12最佳所示，从动构件76延伸到“C”形驱动器72的槽中。因此，驱动器72可以以自主方式利用相同的轨道76，从机器人外壳28的底面延伸。在备选方面，或多或少的其他引导轨道布置可以被提供并且以备选布置例如安装在室15的侧壁上。如上所述，模块化线性驱动系统可以利用非接触式磁驱动力子系统。该子系统可以包括一个或多个线性电机模块和一个或多个位置反馈模块。使用上述示例，外壳28可以在室15内线性移动，如图1中的箭头B所示，而无需将任何电线穿过外壳28。线性电机70完全在外壳28外部，并且因此线性电机70的设置不会增加两个区域17、29之间破裂的风险。此外，因为从动构件76不接触任何驱动器72，并且从动构件的驱动仅仅磁控制，来自从动构件76和区域17中的驱动器72的污染物的风险较小。驱动器72的电力供应可以由图1所示的控制器50控制。驱动器72、或驱动器72的部分可以被激励以产生磁场以在线性方向B上移动(例如，加速和减速)从动构件76，并且还根据需要将外壳28磁性定位地锁定在前室14和22中的固定位置。
每个线性电机模块可以具有固定被动磁性不锈钢部件。固定被动磁性不锈钢部件可以具有与对应的主力相互作用的带齿部分。被动部分可以有也可以没有磁体。多个支撑件可以以自主方式使用相同的次级。每个线性电机模块可以具有耦合到支撑件的初级施力器，其中初级施力器可以具有三相绕组和永磁体。在备选方面，出于抵消重力和动态载荷的目的，可以提供永磁体作为从动构件的一部分。在备选方面，出于抵消重力和动态载荷的目的，可以提供永磁体作为一个或多个磁轴承的一部分。Siemens 1FN6 Design提供了潜在的初级和次级拓扑的一个示例。在备选方面，可以提供任何合适的施力器。施力器的永磁体可以被提供作为有助于有效生成推力(与绕组耦合)并且还抵消有效载荷使得磁性轴承在正常操作期间最小化功率使用的组件。此处，施力器与对应的被动轨道之间的吸引力可以设置在标称间隙处，使得该力抵消重力引起的力，从而使功率消耗最小。此外，间隙的设定点可以改变，使得随着有效载荷的变化，间隙被调节，使得该力抵消重力引起的力，从而在有效载荷变化时使功率消耗最小。例如，左侧施力器上的间隙可以独立于右侧施力器的间隙而变化。电压可以由高级控制子系统选择性地施加到初级施力器的磁线圈，以相对于固定被动磁性不锈钢次级对支撑件产生推力。每个固定被动磁性不锈钢次级可以安装竖直向下的齿，使得初级施力器的永磁体的吸引力可以抵消支撑件和有效载荷的重量，从而最小化非接触式磁支撑引导子系统的竖直线圈需要施加的DC分量。
电力耦合系统
还参考图14，在该示例性实施例中，电力耦合系统62被配置为使用磁感应谐振效应来将电功率传输到基板传送装置12，例如以用于与外壳28内部的组件一起使用。电力耦合系统62通常包括在传送室15的内部底壁上的电力耦合或模块78和在机器人外壳28的外部底面上的电力耦合或模块80。如图14A、图4、图10和图11所示，多个初级模块78可以成排布置在传送室15的底壁上，次级模块80可以位于附接到外壳28的外部底面的一排初级模块78的之上。用于基板传送装置的感应电力传输的示例在美国专利公开号US 2016/0229296A1中公开，该专利公开通过引用整体并入本文。电力耦合可以与通信设备结合。
参考图15，示出了电力耦合系统62的一个示例实施例的框图表示。如图所示，电力耦合系统62可以包括AC电源82、与至少一个初级模块78和至少一个次级模块80的电力耦合、以及可选的整流器电路84。AC电力86被提供给初级78，其中初级78继而通过间隙88向次级80提供电力，其中次级80向整流器电路84提供AC电力90。次级80与机器人外壳28一起移动，而初级78保持固定。然而，在备选示例中，初级和次级模块可以被配置为使得它们可以相对于彼此移动，包括平移、旋转或这两者的组合。初级和次级可以是初级或次级铁芯或初级或次级轨道。在备选方面，可以提供任何合适的组合或几何形状。来自模块80的电线可以延伸穿过外壳28中的密封孔以向例如机器人的电机42和/或向控制器(例如，伺服电机控制器)和/或外壳28内的通信设备和/或传感器或随后向机器人臂组件36中或上的设备提供电力。在备选实施例中，可以提供一个以上的模块80，并且其可以在外壳28的一个或多个侧面上。因为模块78、80不彼此接触，所以室15内部的污染风险较小，因为模块80相对于模块78移动。
现在参考图16，示出了电力耦合62a的一个示例性备选实施例的等轴测图。如图14最佳所示，(多个)初级模块78可以包括初级铁芯或轨道94和初级绕组或线圈96，初级绕组或线圈96可以被配置为使得例如由AC电源82提供的AC电流通过初级绕组96在初级铁芯或轨道94中产生交变磁通量。初级铁芯或轨道94可以具有沿着初级模块78与次级模块80之间的相对运动方向B的延伸部98。次级模块80可以包括次级铁芯或轨道100和次级绕组或线圈102，次级绕组或线圈102被配置为使得次级铁芯或轨道100中的交变磁通在次级绕组102中感应出电压。次级铁芯或轨道100可以被布置为使得其可以沿着初级铁芯或轨道94的延伸部98作为次级模块的一部分移动，并且使得磁通量可以在初级铁芯或轨道的延伸部与次级铁芯或轨道之间在初级铁芯或轨道的延伸部98与次级铁芯或轨道100之间的气隙104上的鞋部分处穿过。次级绕组102的输出可以直接用作AC电源，或者，如果需要DC电力，则次级绕组可以对整流器电路84馈电(例如，外壳28内部)，整流器电路84又可以用作DC电源92，如图15所示。初级绕组96和次级绕组102可以具有基本相同数目的匝数以使次级绕组的输出电压的幅度基本等于由AC电源82提供的电压的幅度。如果需要更高的输出电压，则次级绕组102的匝数可以高于初级绕组96的匝数。相对而言，如果需要较低输出电压，则次级绕组102的匝数可以低于初级绕组96的匝数。初级铁芯94和次级铁芯100可以是C形状，如图16中示意性描绘的，E形，或者它们可以具有允许初级模块78与次级模块80之间进行感应耦合的任何合适的形状。初级铁芯94的延伸部98可以是直的以支持初级模块78与次级模块80之间的直线运动，或者它们可以是弯曲的以支持弯曲或旋转运动。初级铁芯94、延伸部98和次级铁芯100可以由软磁材料制成，例如硅钢、软磁复合材料、适合引导磁通量的另一种材料或这些材料的组合。可以使用层压结构。这里，初级和次级可以被认为是感应部分，其中绕组是线圈。次级模块80的所有电线可以位于机器人外壳28内部，使得没有布线位于区域17中。初级模块78的所有电线可以位于传送室15的外部，使得没有布线位于区域17中。
数据通信耦合系统
在该示例中，数据通信耦合系统64包括光通信系统106，如图10至图11和图17最佳所示，光通信系统106包括第一构件108和第二构件110。第一构件108连接到机器人外壳28的外部底面。在备选示例中，第一构件108可以在外壳内部，其中光学窗口穿过外壳，或者第一构件108可以位于外壳的底面以外的一面上。第二构件110连接到传送室15的侧壁。第二构件110可以位于区域17的外部并且传送室15可以具有用于两个构件108、110的窗口以用于仍然彼此光学通信。其他。在备选示例中，第二构件110可以在室15内。
当外壳在室15内移动时，两个构件108、110可以使用一个或多个激光束或其他光信号112在外壳28与室15之间的变化距离中传输和接收数据信号。数据信号可以随后传输到机器人外壳28内部的组件和从它们传输，例如以控制机器人26和/或线性驱动系统30，并且用于将来自基板传送装置12的传感器的数据发送到控制器50。来自第一构件108的所有布线(电和/或光)可以位于机器人外壳28内部，使得没有布线位于区域17中。来自第二构件110的所有布线(电和/或光)可以位于传输室15的外部，使得没有电线位于区域17中。这降低了区域17内部的污染风险，例如来自那些电线的脱气。通信可以与电力输送相结合。
传热耦合系统
如上所述，装置10还可以包括传热耦合系统66。传热耦合系统66可以用于提供关于机器人外壳28内的基板传送装置12的组件的热管理；将热量从机器人外壳28内部传递到传输室15外部。如果区域17是热传递能力差的真空环境，这可能特别重要。移动机器人外壳28用于容纳随基板传送装置12移动的所有高级控制子系统。移动机器人外壳28还用于支撑机器人传送臂，该机器人传送臂与移动支撑件协作以在位置之间传送一个或多个基板。由于存在耦合到移动机器人外壳28的主动组件，例如电机42，由主动组件生成的热量可以由热管理子系统消散。对于真空中的移动支撑件，热量可以通过辐射或通过介质传递来消散，例如通过气体或通过将波纹管耦合到移动支撑件并且通过冷却器循环气体或液体冷却剂。在单独通过辐射(或辐射和对流的组合)冷却的情况下，可以指定全部或部分移动部分与室之间的允许温差，例如50摄氏度等。对于图中所示的示例实施例，可以采用非接触式交错鳍状结构120、122(参见图2至图4和图10至图11)来最大化相对的表面积。还可以利用高发射率涂层来最大化与表面积相关的热传递。合适涂层的示例可以是氧化铝、氮化铝或任何合适的高发射率涂层。在备选方面，可以提供任何合适的表面或涂层。对于在气体或惰性环境中移动支撑件，热量可以通过辐射或对流或这两者被耗散。由于存在耦合到移动支撑件28的主动组件，如以上示例所述，可以利用电力耦合62和通信耦合64将电力和通信传输到移动支撑子系统。电力和通信可以如以上示例所述的通过电感耦合、经由服务回路或这些方法的组合无线地传输到移动支撑子系统。
耦合到支撑件的主动组件可以用真空兼容的灌封材料或环氧树脂灌封，或者备选地密封在外壳28内，或者这两者的组合。合适的移动支撑热沉子系统的示例在Hosek M.、Hofmeister C.的Low Variability Robot中的2012年9月14日的美国专利申请号13/618,117和美国专利公开号US 2013/0071218 A1中公开，其在此通过引用整体并入本文。然而，由于机器人外壳28的使用，可以减少或消除灌封或环氧树脂的使用。
示例备选方案
还参考图18，示出了备选示例实施例。该实施例类似于图2至图4所示的实施例，但具有缩小的外形尺寸。线性电机是封闭式的，有屏蔽线性轴承和受保护的光链路。在某些情况下可能不需要传热翅片。还参考图18A，示出了另一备选示例实施例。该实施例类似于图18所示的实施例，但在该示例中，外壳28不包括传热翅片。在这种类型的实施例中，可以在外壳28的壁和/或真空室的壁中提供壁冷却，例如当没有用于冷却的翅片时使冷却剂流过室壁。然而，这种冷却系统可以与翅片结合使用。图18A示出了室15’的壁中的冷却导管15a的示例。
在一些实施例中，可以通过冷却真空室壁来增强机器人的冷却。热量可以通过辐射或对流或这两者的某种组合从机器人驱动传递到真空室壁。不管从机器人驱动到真空室的热传递机制如何，可以通过冷却室壁来提高热量传递的数量和速率。室壁的冷却可以通过几种不同的方法或其组合来实现。在一个示例实施例中，冷却可以通过直接或间接在真空室壁上集成通风口的冷却通道来实现。可以采用工作流体的连续或间断的流(其可以是液体或气体或这两者的组合，使得工作流体具有低于真空室壁温度的初始入口温度)来实现真空壁温的冷却。这增强了机器人驱动的冷却。在备选实施例中，可以采用热电冷却瓦片来冷却真空室的表面，使得在热电瓦片的热侧以更高的温度排出热量，从而实现更有效的冷却。
还参考图19，示出了备选示例实施例。在该示例中，系统在两个集群工具150a、150b之间使用。室15在耦合到工具150a、150b的相对端处具有负载锁152。机器人外壳28和附接的机器人26可以如箭头B所示移动以在工具机器人154a、154b之间传送基板。该机器人也可以用于真空EFEM，如图1所示。
特征
如本文所述的特征之一是机器人外壳28能够用作推车以在运送室15内线性移动以运载用于基板运送装置12的所有必要组件并且使与运送室15的仅物理接触在轨道32上。然而，如果使用磁悬浮系统，甚至可以消除与轨道32的接触。
如本文所述的另一特征是，机械臂组件36和机器人驱动轴的顶部部分除外，基板传送装置12的几乎所有组件都可以在区域29内的机器人外壳28内被隔离。区域29可以具有非真空的气氛；即使区域17处于真空中。这允许机器人26不是真空兼容机器人(非真空兼容机器人)。对于非真空兼容机器人，除气不是其设计和制造的重要因素。因此，无需提供低或零排气设计，非真空兼容机器人比真空兼容机器人便宜。机器人外壳28还可以具有用于光通信的窗口，使得构件108可以完全位于机器人外壳28的内部。电力耦合80也可以与具有磁性透明部分的机器人外壳28的一部分一起完全位于机器人外壳28的内部，以用于两个电力耦合78、80通过感应正常工作。传送室15可以设置有如图10所示的线性编码器156，以感测机器人外壳28在轨道32上的线性位置。与机器人外壳28中和/或上的组件的所有通信可以光学地或无线地完成，或通过电力耦合完成，使得没有通信电线或光线需要穿过区域17。
具有如本文所述的特征，机器人驱动34可以由气密性密封的机器人外壳28密封。因此，传送室15可能仅需要用于基板传送装置12移动的轨道32，而无需传送室15与机器人外壳28或基板传送装置12进行其他直接物理接触。即使是非磁悬浮实施例，也可始终在传送室15与基板传送装置12之间在除了轨道32之外的所有其他位置处提供间隙或间隔。由于这种非接触，这减少了基板传送装置12对区域17的污染。
磁性导向系统
虽然轨道上的轮子已经作为一种类型的示例实施例在上面被描述，但是本文中描述的特征可以用于提供用于真空环境应用的材料处理机器人，其可以沿着轨道横穿同时消除与传统解决方案中使用的轨道和线性轴承上的机械接触相关的不希望的污染物和除气影响。因此，线性轨道可以用作磁悬浮系统(磁悬浮系统)的一部分，而不是使用轨道。引导件(例如，图20所示的32A’和32B’)可以位于室15的底部地板上，类似于上述实施例中的轨道，或者位于室内壁上的任何合适的位置处。
图20中示意性地描绘了一个示例实施例。如图20所示，机器人200可以包括外壳28、位于外壳28内部的机器人驱动、位于外壳的顶面外部并且连接到机器人驱动并且具有被配置为将基板支撑在其上的末端执行器38的机器人臂202、线性致动系统204、以及磁性支撑系统和控制系统206。机器人驱动单元200、线性致动系统204以及磁性支撑系统和控制系统206可以耦合到图1所示的控制器50。
线性致动系统204可以包括至少一个线性致动器、位置传感器和位置控制系统(其可以方便地合并到机器人控制系统中)。例如，这可以类似于包括上述线性电机70的系统。
线性致动系统的线性致动器可以包括可以附接到外壳28的可移动部分、和固定部分。例如，线性致动器可以是线性电机，例如如图12至图13所示的永磁线性电机。在该示例中，可移动部分可以包括带有线圈的施力器，而固定部分可以包括磁轨204。线性致动器可以被配置为基本沿着机器人的期望横向运动的方向(沿着图20中的x轴的方向)在线性致动器的可移动部分与线性致动器的固定部分之间产生力。
线性致动系统的(多个)位置传感器可以被配置为测量机器人驱动单元200沿着期望的横向运动方向(沿着图20中的x轴的方向)的位置。例如，(多个)传感器可以包括位置编码器，例如光学、磁、电感或电容位置编码器、激光干涉仪、或能够测量机器人驱动单元沿着期望的横向运动方向(例如，相对于室15)的位置的任何其他合适的装置。利用来自(多个)位置传感器的测量，线性致动器产生的力可以用于控制机器人驱动单元沿着机器人的期望的横向运动方向(沿着图20中的x轴的方向)的位置。
磁性支撑系统可以被配置为沿着机器人的期望的横向运动的方向(沿着图20中的x轴的方向)支撑和引导机器人驱动单元。磁性支撑系统可以将外壳28磁性支撑在引导件32A’、32B’之上的竖直间隔位置处。磁性支撑系统可以包括与机器人的期望的横向运动基本平行的一个或多个固定引导件32A’、32B’和附接到机器人驱动单元并且被配置为在机器人驱动单元与固定引导件之间产生力的多个电磁致动器。引导件可以是沿着室长度的单个部件，或者是端对端连接的两个或更多个引导件的组件。磁性支撑系统还可以包括可以确定机器人驱动单元相对于固定引导件的位置的传感器和可以控制机器人驱动单元相对于固定引导件的位置的控制系统(磁性支撑系统的控制系统可以方便地合并到机器人控制系统中)。
在图20的示例性实施例中，可以使用两个基本平行的固定引导件32A’、32B’。还参考图20A，第一对电磁致动器208A可以靠近机器人驱动单元的左前角部附接到机器人驱动单元，使得它们可以在垂直于引导件的表面的方向上在机器人驱动单元与左侧固定引导件之间产生相对的竖直力(在图20中，电磁致动器208由圆圈表示；每个圆圈表示一个或多个致动器；由致动器产生的力由箭头指示)。该第一对致动器208A将被称为左前竖直致动器。另一对电磁致动器208B可以也靠近机器人驱动单元的后前角部附接到机器人驱动单元，使得它们可以在垂直于引导件的表面的方向上在机器人驱动单元与左侧固定引导件之间产生相对的水平力。该第二对致动器将被称为左前水平致动器。两对间隔开的致动器208A、208B(即，在左前角部处的总共四个致动器的竖直对和水平对)可以用作二自由度线性磁轴承。
类似地，参考图20B，第三对电磁致动器209A可以靠近机器人驱动单元的左后角部附接到机器人驱动单元，使得它们可以在垂直于引导件的表面的方向上在机器人驱动单元与左侧固定引导件之间产生相对的竖直力。这对致动器将被称为左后竖直致动器。第四对电磁致动器209B可以也靠近驱动单元的左后角部附接到机器人驱动单元，使得它们可以在垂直于引导件的表面的方向上在机器人驱动单元与左侧固定引导件之间产生相对的水平力。这对致动器将被称为左后水平致动器。两对致动器209A、209B(即，在左后角部处的竖直对和水平对)可以用作另一二自由度线性磁轴承。
还参考图20C，第五对电磁致动器210可以在机器人驱动单元的右侧附接到机器人驱动单元，使得它们可以在垂直于引导件的表面的方向上在机器人驱动单元与右侧固定引导件之间产生相对的竖直力。这对致动器210将被称为右侧竖直致动器。致动器可以用作单自由度线性磁轴承。从图20中可以看出，第五对电磁致动器210没有位于右侧的前角部或后角部处。相对而言，第五对电磁致动器210与那些角部间隔开，大约在前右侧角部与后右侧角部之间的中间处。
还参考图20D，如虚拟形状“C”所示的大体三角形图案中，致动器208、209、210的布局重叠在外壳28的顶面上(两组208、209靠近一个侧面上的底角部，一组210在相对侧面上的相对角部之间)，仅需要提供三组致动器。与在传送滑道的所有四个底角部处都提供致动器的系统相比，这减少了致动器的数目。这降低了制造传送器的成本，并且还减少了室15内部的组件数目以减少室15内部可能发生的污染。图20E和图20F是类似于图20D的示意性顶视图，但示出了其他形状的外壳28’、28”，它们仍然使用电磁致动器的三角形图案/布局。外壳不必仅仅是盒子或矩形形状。
可以测量机器人驱动单元在基本竖直的方向上相对于左侧固定引导件或相对于其他等效几何参考的位置的传感器212可以位于左前竖直致动器的位置处或附近。类似地，可以测量机器人驱动单元在基本竖直的方向上相对于左侧固定引导件或相对于其他等效几何参考的位置的传感器214可以位于左后竖直致动器的位置处或附近，并且可以测量机器人驱动单元在基本竖直的方向上相对于右侧固定引导件或相对于其他等效几何参考的位置的传感器216可以位于右侧竖直致动器的位置处或附近。
可以测量机器人驱动单元在基本水平的方向上相对于左侧固定引导件或相对于其他等效几何参考的位置的传感器218可以位于左前水平致动器的位置处或附近。类似地，可以测量驱动单元在基本水平的方向上相对于左侧固定引导件220或相对于其他等效几何参考的位置的传感器可以位于后部水平致动器的位置处或附近。虽然将传感器定位在致动器位置处或附近在数学上很方便，但通过位于机器人驱动上其他地方的相同或不同数目的传感器可以实现相同的功能目标。
作为示例，能够测量机器人驱动单元在竖直和水平方向上相对于引导件的位置的上述传感器可以是间隙传感器，例如光学、磁、电感或电容间隙传感器。在备选示例中，可以提供更多或更少的传感器，并且其可以位于任何合适的位置。来自其他类型传感器(例如，加速度计或陀螺仪)的数据和信息可以结合或排除间隙传感器和数学模型来使用以实现类似的目标，或者结合使用来实现跟踪和性能。在关于间隙传感器的实施例的情况下，间隙传感器可以使用铁磁或有色金属材料作为目标表面，在任何一种情况下，作为涂层或金属带而施加的上述材料的薄层可以足以用作伺服目标。
机器人驱动单元202可以被视为空间中的单个刚体，其因此具有六个自由度。考虑图20的示例实施例，六个自由度可以例如由机器人驱动单元上的参考点的三个笛卡尔坐标(例如，x、y和z坐标)和三个角部坐标(例如，表示绕x、y和z轴的旋转)表示。方便地，表示绕x轴旋转的角度可以称为滚动角，表示绕y轴旋转的角度可以称为俯仰角，表示绕z轴旋转的角度可以称为机器人驱动单元的偏航角。
基于来自传感器的测量，三对竖直致动器(即，左前竖直致动器、左后竖直致动器和右侧竖直致动器)可以用于控制机器人驱动单元的三个自由度，即，机器人驱动单元的z轴坐标表示的竖直位置、俯仰角和滚动角。两对水平致动器(即，左前水平致动器和左后水平致动器)可以用于控制驱动单元的另外的两个自由度，即，由y轴坐标表示的横向位置、和机器人驱动单元的偏航角。并且，最后，可以采用线性致动器来控制剩余的自由度，即，机器人驱动单元沿着由x轴坐标表示的期望的横向运动方向的位置。
图20G中示意性地描绘了另一示例实施例。如图20G所示，机器人200可以包括外壳28、位于外壳28内部的机器人驱动、位于外壳的顶面外部并且连接到机器人驱动单元201并且具有被配置为将基板支撑在其上的末端执行器38的机器人臂202、线性致动系统、以及磁悬浮支撑系统和控制系统206。机器人驱动单元201、线性致动系统204以及磁性支撑系统和控制系统206可以耦合到图1所示的控制器50。
线性致动系统可以包括至少一个线性致动器、位置传感器和位置控制系统(其可以方便地合并到机器人控制系统中)。例如，这可以类似于包括上述线性电机70的系统。
线性致动系统的线性致动器可以包括可以附接到外壳28的可移动部分、和固定部分。例如，线性致动器可以是线性电机，例如如图12至图13所示的永磁线性电机。在该示例中，可移动部分可以包括带有线圈的施力器，而固定部分可以包括磁轨204。线性致动器可以被配置为基本沿着机器人的期望横向运动的方向(沿着图20G中的x轴的方向)在线性致动器的可移动部分与线性致动器的固定部分之间产生力。
线性致动系统的(多个)位置传感器可以被配置为测量机器人驱动单元201沿着期望的横向运动方向(沿着图20G中的x轴的方向)的位置。例如，(多个)传感器可以包括位置编码器，例如光学、磁、电感或电容位置编码器、激光干涉仪、或能够测量机器人驱动单元沿着期望的横向运动方向(例如，相对于室15)的位置的任何其他合适的装置。利用来自(多个)位置传感器的测量，线性致动器产生的力可以用于控制机器人驱动单元沿着机器人的期望的横向运动方向(沿着图20G中的x轴的方向)的位置。
磁性支撑系统可以被配置为沿着机器人的期望的横向运动的方向(沿着图20G中的x轴的方向)支撑和引导机器人驱动单元。磁性支撑系统可以将外壳28磁性支撑在引导件220、221之上的竖直间隔位置处。磁性支撑系统可以包括与机器人的期望的横动运动基本平行的一个或多个固定引导件220、221和附接到机器人驱动单元并且被配置为在机器人驱动单元与固定引导件之间产生力的多个电磁致动器。引导件可以是沿着室长度的单个部件，或者是端对端连接的两个或更多个引导件的组件。磁性支撑系统还可以包括可以确定机器人驱动单元相对于固定引导件的位置的传感器和可以控制机器人驱动单元相对于固定引导件的位置的控制系统(磁性支撑系统的控制系统可以方便地合并到机器人控制系统中)。
在图20G的示例实施例中，可以使用两个基本平行的固定磁悬浮引导件220、221。一对电磁致动器210可以靠近机器人驱动单元201的左前角部附接到机器人驱动单元，使得它们可以在垂直于引导件的表面的方向上在机器人驱动单元与左侧固定引导件220之间产生相对的竖直力(在图20G中，电磁致动器210、211、212、213、214由圆圈表示；每个圆圈表示一个或多个致动器；由致动器产生的力由箭头指示)。这对致动器210将被称为左前竖直致动器。另一对电磁致动器213可以也靠近驱动单元的左前角部附接到机器人驱动单元，使得它们可以在垂直于引导件的表面的方向上在机器人驱动单元201与左侧固定引导件220之间产生相对的水平力。这对致动器213将被称为左前水平致动器。两对致动器(即，竖直对210和水平对213)可以用作二自由度线性磁轴承。
类似地，一对电磁致动器211可以靠近机器人驱动单元的左后角部附接到机器人驱动单元，使得它们可以在垂直于引导件的表面的方向上在机器人驱动单元201与左侧固定引导件220之间产生相对的竖直力。这对致动器211将被称为左后竖直致动器。另一对电磁致动器214可以也靠近驱动单元的左后角部附接到机器人驱动单元，使得它们可以在垂直于引导件的表面的方向上在机器人驱动单元201与左侧固定引导件220之间产生相对的水平力。这对致动器214将被称为左后水平致动器。两对致动器(即，竖直对211和水平对214)可以用作另一二自由度线性磁轴承。
最后，一对电磁致动器212可以在右侧附接到机器人驱动单元201，使得它们可以在垂直于引导件的表面的方向上在机器人驱动单元与右侧固定引导件221之间产生相对的竖直力。这对致动器212将被称为右侧竖直致动器。致动器可以用作单自由度线性磁轴承。
可以测量机器人驱动单元在基本竖直的方向上相对于左侧固定引导件220的位置的传感器241可以位于左前竖直致动器210的位置处或附近。类似地，可以测量机器人驱动单元在基本竖直的方向上相对于左侧固定引导件220的位置的传感器242可以位于左后竖直致动器211的位置处或附近，并且可以测量机器人驱动单元在基本竖直的方向上相对于右侧固定引导件221的位置的传感器243可以位于右侧竖直致动器212的位置处或附近。在图20G中，基本竖直的传感器241、242、243表示为指向下的三角形。
可以测量机器人驱动单元在基本水平的方向上相对于左侧固定引导件220的位置的传感器231可以位于左前水平致动器213的位置处或附近。类似地，可以测量驱动单元201在基本水平方向上相对于左侧固定引导件220的位置的传感器232可以位于后部水平致动器214的位置处或附近。在图20G中，基本水平传感器231、232表示为横向指向的箭头。
作为一个示例并且如上所述，可以测量机器人驱动单元在竖直和水平方向上相对于引导件的位置的上述传感器可以是间隙传感器，例如光学、磁、电感或电容式间隙传感器。在备选示例中，可以提供更多或更少的传感器，并且其可以位于任何合适的位置。来自其他类型传感器(例如，加速度计或陀螺仪)的数据和信息可以结合或排除间隙传感器和数学模型来使用以实现类似的目标，或者结合使用来实现跟踪和性能。在关于间隙传感器的实施例的情况下，间隙传感器可以使用铁磁或有色金属材料作为目标表面，在任何一种情况下，作为涂层或金属带而施加的上述材料的薄层可以足以用作伺服目标。
机器人驱动单元201可以被视为空间中的单个刚体，其因此具有六个自由度。考虑图20G的示例实施例，六个自由度可以例如由机器人驱动单元上的参考点的三个笛卡尔坐标(例如，x、y和z坐标)和三个角部坐标(例如，表示绕x、y和z轴的旋转)表示。方便地，表示绕x轴旋转的角度可以称为滚动角，表示绕y轴旋转的角度可以称为俯仰角，表示绕z轴旋转的角度可以称为机器人驱动单元的偏航角。
基于来自传感器的测量，三对竖直致动器(即，左前竖直致动器210、左后竖直致动器211和右侧竖直致动器212)可以用于控制三个机器人驱动单元201的自由度，即，机器人驱动单元的z轴坐标表示的竖直位置、俯仰角和滚动角。两对水平致动器(即，左前水平致动器213和左后水平致动器214)可以用于控制驱动单元的另外的两个自由度，即，y轴坐标表示的横向位置、和机器人驱动单元的偏航角。并且，最后，可以采用线性致动器来控制剩余的自由度，即，机器人驱动单元沿着由x轴坐标表示的期望的横向运动方向的位置。
图21中示意性地描绘了根据本发明的机器人的另一示例实施例。在该示例实施例中，两个基本平行的固定引导件32A’、32B’、一对左前竖直致动器208A、一对左后竖直致动器209A、一对右侧竖直致动器210和竖直位置传感器212、214、216可以以基本等同于先前示例实施例的配置使用。
电磁致动器208B1可以靠近驱动单元的左前角部附接到机器人驱动单元，使得它可以在垂直于引导件的表面的方向上在机器人驱动单元与左侧固定引导件32A’之间产生水平力。电磁致动器可以被配置为产生可以指向外或向内的力(即，远离或朝向右侧引导件；由于电磁致动器的性质，可以仅在两个方向中的一个方向上产生力)。该致动器208B1将被称为左前水平致动器。
另一电磁致动器208B2可以靠近驱动单元的右前角部附接到机器人驱动单元，使得它可以在垂直于引导件的表面的方向上在机器人驱动单元与右侧固定引导件32B’之间产生水平力。电磁致动器可以被配置为产生可以指向与由左前水平致动器产生的力的方向基本相对的方向的力。该致动器208B2将被称为右前水平致动器。在图21的示例实施例中，左前和右前水平致动器208B1、208B2可以承担图20的示例实施例中使用的左前水平致动器对208B的作用。
另一电磁致动器209B1可以靠近驱动单元的左后角部附接到机器人驱动单元，使得它可以在垂直于引导件的表面的方向上在机器人驱动单元与左侧固定引导件32A’之间产生水平力。电磁致动器可以被配置为产生可以指向外或向内的力(即，远离或朝向右侧引导件；由于电磁致动器的性质，可以仅在两个方向中的一个方向上产生力)。该致动器209B1将被称为左后水平致动器。
另一电磁致动器209B2可以靠近驱动单元的右后角部附接到机器人驱动单元，使得它可以在垂直于引导件的表面的方向上在机器人驱动单元与右侧固定引导件32B’之间产生水平力。电磁致动器可以被配置为产生可以指向与由左后水平致动器产生的力的方向基本相对的方向的力。该致动器209B2将被称为右后水平致动器。在图21的示例实施例中，左后和右后水平致动器209B1、209B2可以承担图20的示例实施例中使用的左后水平致动器对209B的作用。
图22中示意性地描绘了根据本发明的机器人的另一示例实施例。在该示例实施例中，两个基本平行的固定引导件32A’、32B’、一对左前竖直致动器208A、一对左后竖直致动器209A、一对右侧竖直致动器210和竖直位置传感器(例如，参见图20中的212、214、216)可以以基本等同于前两个示例实施例的配置使用。
如图22所示，电磁致动器211可以在机器人驱动单元的左侧上附接到机器人驱动单元，使得它可以在垂直于引导件的表面的方向上在机器人驱动单元与左侧固定引导件32A’之间产生水平力。电磁致动器可以被配置为产生可以指向外或向内的力(即，远离或指向左侧引导件；由于电磁致动器的性质，可以仅在两个方向中的一个方向上产生力)。该致动器将被称为左侧水平致动器。
另一电磁致动器208B2可以靠近驱动单元的右前角部附接到机器人驱动单元，使得它可以在垂直于引导件的表面的方向上在机器人驱动单元与右侧固定引导件32B’之间产生水平力。电磁致动器208B2可以被配置为产生可以指向与由左侧水平致动器产生的力的方向基本相对的方向(即，向内或向外)的力。该致动器208B2将被称为右前水平致动器。
电磁致动器209B2可以靠近驱动单元的右后角部附接到机器人驱动单元，使得它可以在垂直于引导件的表面的方向上在机器人驱动单元与右侧固定引导件32B’之间产生水平力。该电磁致动器还可以被配置为产生可以指向与由左侧水平致动器产生的力的方向基本相对的方向(即，向内或向外)的力。该致动器209B2将被称为右后水平致动器。
在图22的示例实施例中，左侧、右前和右后水平致动器可以承担图20的示例实施例中使用的左前和左后水平致动器的作用或者图21的示例实施例的左前、右前、左后和右后水平致动器的作用。还参考图22A所示，这可以用于提供电磁致动器相对于机器人驱动单元或外壳的两个三角形布局图案C和D；“C”表示竖直致动器，“D”表示水平致动器。
图23中示意性地描绘了根据本发明的机器人的另一示例性实施例。在该示例性实施例中，两个基本平行的固定引导件32A’、32B’、左前竖直致动器208A、左后竖直致动器209A、右侧竖直致动器210和竖直位置传感器(例如，参见图20中的212、214、216)可以以基本等同于先前示例实施例的配置使用。
另外，如图23所示，磁性支撑系统可以包括另一引导件32C’，称为第三固定引导件，引导件32C’也可以与机器人的期望的横向运动方向基本平行。虽然第三引导件32C’被描绘在左右侧固定引导件32A’、32B’之间的中心位置处，但它可以位于任何其他方便的位置。
一对电磁致动器208B可以靠近驱动单元的前端附接到机器人驱动单元，使得它们可以在垂直于引导件的表面的方向上在机器人驱动单元与第三固定引导件32C’之间产生相对的水平力。这对致动器208B将被称为前部水平致动器。
类似地，一对电磁致动器209B可以靠近机器人驱动单元的后端附接到机器人驱动单元，使得它们可以在垂直于引导件的表面的方向上在机器人驱动单元与第三固定引导件32C’之间产生相对的水平力。这对209B的致动器将被称为后部水平致动器。
在图23的示例实施例中，前部水平致动器可以承担图20的示例实施例中使用的左前水平致动器的作用，并且后部水平致动器可以承担图20的示例实施例中使用的左后水平致动器的作用。
图24A至图24B中图解地描绘了在根据本发明的机器人的磁性支撑系统中使用的电磁致动器的示例。电磁致动器可以包括C形铁铁芯222和绕组224或绕组组合，C形铁铁芯222由层压钢、软磁复合材料或其他合适的铁磁材料制成，绕组224或绕组组合安装在铁芯上并且被配置为通过铁芯产生磁通量226，磁通量226进而可以在铁芯与机器人的磁性支撑系统的引导件32之间产生吸引力。在图中，磁通226的路径以虚线表示；箭头228指示由致动器产生并且作用在致动器上的力。
图25A至图25B中示意性地描绘了用于根据本发明的机器人的磁性支撑系统的电磁致动器的另一示例。在该实施例中，致动器可以利用E形铁芯232。铁芯可以相对于引导件以任何方式定向。例如，在图24至图25中，铁芯可以相对于引导件从左向右行进，或者备选地可以进出图的平面。在这样的实施例中，引导件将延伸进/出图的平面而不是从左到右。
图26A至图26B中示意性地描绘了可以在根据本发明的机器人的磁性支撑系统中使用的电磁致动器装置的又一示例。在该实施例中，两个致动器可以组合成单个机械组件，该单个机械组件具有两个绕组224a、224b和共享铁芯242，该铁芯242被配置为与C形引导件32”相互作用。由于铁芯的中央部分由两个绕组共享，因此这种布置可以提供期望的更小且更轻的致动器封装(铁芯的中央部分可以共享，因为两个绕组绝不会同时被激励)。C形引导件32”可以包括由非磁性竖直部分H连接的两个水平软磁部分G、I。虽然更复杂，但当机器人安装在真空室中时，引导布置提供结构和集成优势。
图27中图解地描绘了一种示例布置，该示例布置结合用作竖直致动器的图26A至图26B的示例实施例和用作水平致动器的图25A至图25B的示例实施例。
虽然本发明的各种实施例的描述假定电磁致动器被布置为使得它们在竖直和水平方向上独立地产生力，但是致动器可以以任何合适的方式定向。例如，图20的实施例的示例的二自由度线性磁轴承可以利用产生竖直和水平力的电磁致动器，如图28A中示意性地描绘的，它们可以利用在其他方向(优选地但不限于正交方向)上产生力的电磁致动器，如图28B中示意性所示。还应当注意，虽然将致动器和传感器作为单独的实体进行讨论，但将两者组合成一个既能感测又能致动的双功能单元是可能的，也是有益的。参见例如美国专利公开号US 2018/0090253 A1，其通过引用整体并入本文。在图28B的示例实施例中，电磁致动器可以被控制使得由电磁致动器产生的力的矢量和分解为期望的竖直和水平分量。通常，传感器和致动器都可以定位和定向在多种位置。图28C中示出了一个示例，其包括磁悬浮轨道或引导件220、机器人200、机器人臂202、线性致动系统204、致动器210、211、212、213、传感器231、241、242、243、244。
尽管在本发明的各种实施例的描述中提供了传感器的示例位置，但是可以使用任何合适的传感器位置和任何数目的传感器，只要从传感器获取的测量可以用于唯一地确定机器人驱动单元相对于固定引导件的位置。图29中示出了非正交致动器布局的示例，其示出了引导件220”、两对致动器224、226。
应当注意，结合本发明的各个实施例描述的致动器可以是单独的致动器，可以通过组合多个致动器而形成，和/或可以被集成以形成集成磁轴承。
还应当注意，线性致动系统的控制系统和磁性支撑系统的控制系统可以组合，和/或它们的功能可以合并到机器人控制系统中。如本文所述的特征还可以包括如美国专利号10,269,604中所述的特征，该专利的全部内容通过引用并入本文。
注意，搭载在磁悬浮支撑系统上的机器人驱动是完全隔离的，并且不与任何其他本体物理接触。在这种情况下，机器人驱动上可能会出现静电荷积聚。过多的静电荷积聚可能会干扰机器人的正常操作。为了解决感兴趣的静电乔治吉尔德定律(George gilder)和减轻污染物问题，这里公开了一种用于从机器人本体间歇释放静电荷的系统。该系统的一个示例如图30所示。放电机构包括一个或多个电气接地触点401、402、403的布置，这些触点与机器人驱动或机器人臂或移动机器人的任何其他组件接触。在所示的示例实施例中，接地触点401、402、403被示出在磁悬浮引导件220、221上。触点可以定位成使得机器人在到达X轴上的行进终点时进行接触。备选地，可以在X运动范围的中间进行接触。备选地，触点可以集成到引导件中。当进行接触时，机器人上积聚的静电荷通过提供给触点的接地路径从地面释放。为了避免电弧放电，放电电流可以被路由通过电阻器或(多个)其他主动或被动电气组件，如410所示。
注意，随着线性真空机器人的X轴运动范围变得非常大，为位置传感器构建位置轨迹变得具有挑战性，位置传感器是早先描述的线性致动器系统的一部分。为了克服这个限制，这里公开了具有双位置传感器的分段位置跟踪方法。参考图31，当机器人驱动沿着X方向移动时，两个位置传感器RH1、RH2在所有情况下都会生成间隔长度F的有效的位置数据偏移，除非传感器RH1、RH2中的一个或另一个瞄准两个位置轨迹E1、E2的末端之间的转变。注意，间隙或转变N。所公开的解决方案通过切换到另一传感器来克服一个传感器数据无效的时段。由于传感器RH1、RH2相对于引导件/轨道E1、E2的长度物理偏移，因此传感器RH1、RH2中的至少一个总是报告有效位置。由于轨道E1、E2之间的转变N的位置是设计量，所以其提前已知并且控制器206基于转变N的已知位置做出决定以在传感器RH1、RH2之间切换。在其他实施例中，可以实现算法来使用、合并或组合来自传感器RH1、RH2的数据以在切换主动传感器时实现数据的逐渐或平滑转变。在来自两个传感器的数据有效的时间段内，来自两个传感器的数据可以以各种方式组合或合并以实现更高的准确度、分辨率、可靠性或噪声抑制。
注意，随着磁悬浮支撑机器人的X轴运动范围变得非常大，为间隙传感器构建平滑且连续的表面以成为目标变得具有挑战性。参考图31，有两个以目标T1、T2为目标的竖直传感器P、Q。在位置L处的目标T1、T2中存在中断/转变。只要它们没有穿过位置L，来自任何一个传感器的间隙测量是有效的。控制器206基于来自传感器RH1、RH2的X运动位置来做出关于间隙传感器转变通过L的时刻的决定。通知算法在控制器206上实现以使用来自P或Q的间隙数据。
一个示例实施例可以提供一种装置，该装置包括：第一设备，被配置为将基板支撑在第一设备上；第一传送器，连接有第一设备，其中第一传送器被配置为支撑第一设备以用于沿着水平路径的移动，其中第一传送器包括：至少两个引导件或引导件；磁性系统，被配置为利用在第一设备与至少两个引导件之间的间隙，将第一设备竖直间隔在至少两个引导件之上，其中磁性系统包括在第一设备的第一面的第一角部处的第一电磁致动器、在第一设备的第一面的第二角部处的第二电磁致动器、以及在第一设备的相对的第二面处的第三电磁致动器，其中第三电磁致动器没有定位为靠近第一设备的三个面的角部；以及线性致动器，被配置为沿着至少两个引导件在路径中移动第一设备。
第一电磁致动器、第二电磁致动器和第三电磁致动器可以是将第一设备竖直间隔在至少两个引导件之上的专有致动器。第一电磁致动器和第二电磁致动器每个可以被配置为在第一设备与第一引导件之间产生相对的水平力。第三电磁致动器可以被配置为在第一设备与第二引导件之间不产生水平力。第一电磁致动器和第二电磁致动器每个可以被配置为在第一方向上在第一设备与第一引导件之间产生水平力，并且该装置还包括靠近第一设备的三个面的相应的第三角部和第四角部的第四电磁致动器和第五电磁致动器，其中第四电磁致动器和第五电磁致动器每个被配置为在相对的第二方向上在第一设备与第二引导件之间产生水平力。该装置还可以包括定位为靠近第一设备的第一面并且被配置为在第一方向上在第一设备与第一引导件之间产生水平力的第四电磁致动器、以及靠近第一设备的三个面的相应的第三角部和第四角部的第四电磁致动器和第五电磁致动器，其中第四电磁致动器和第五电磁致动器每个被配置为在相对的第二方向上在第一设备与第二引导件之间产生水平力。至少两个引导件可以包括在第一引导件与第二引导件之间的第三引导件，其中该装置还包括在第三引导件处的第四电磁致动器和第五电磁致动器，其中第四电磁致动器和第五电磁致动器每个被配置为在第一设备与第三引导件之间产生相对的水平力。第一设备可以包括其中具有机器人电机的机器人外壳、以及连接到机器人电机的机器人臂，其中机器人臂位于机器人外壳的外部，其中机器人臂包括末端执行器，末端执行器被配置为将基板支撑在末端执行器上，其中第一面是机器人外壳的第一侧面并且第二面是机器人外壳的相对的第二侧面。该装置还可以包括在第一电磁致动器处的第一传感器、在第二电磁致动器处的第二传感器和在电磁致动器处的第三传感器，其中传感器被配置为测量第一设备相对于第一引导件和第二引导件的位置。
根据另一示例，可以提供一种方法，该方法包括：靠近第一设备的第一面的第一角部连接第一电磁致动器，其中第一角部位于第一设备的三个面处，其中第一设备被配置为将基板支撑在第一设备上，其中第一电磁致动器是连接有第一设备的第一传送器的磁性系统的一部分，其中第一传送器被配置为支撑第一设备以用于沿着水平路径的移动；靠近第一设备的第一面的第二角部连接第二电磁致动器，其中第二电磁致动器是磁性系统的一部分，其中第二角部位于第一设备的三个面处；靠近第一设备的相对的第二面连接第三电磁致动器，其中第三电磁致动器是磁性系统的一部分，其中第三电磁致动器没有定位为靠近第一设备的三个面的角部；以及将第一设备定位在至少两个引导件之上，其中第一电磁致动器和第二电磁致动器位于引导件中的第一引导件处并且第三电磁致动器位于引导件中的不同的第二引导件处。
第一电磁致动器、第二电磁致动器和第三电磁致动器可以是将第一设备竖直间隔在至少两个轨道之上的专有致动器。第一电磁致动器和第二电磁致动器每个可以被配置为在第一设备与第一轨道之间产生相对的水平力。第三电磁致动器可以被配置为在第一设备与第二轨道之间不产生水平力。第一电磁致动器和第二电磁致动器每个可以被配置为在第一方向上在第一设备与第一轨道之间产生水平力，并且该装置还包括靠近第一设备的三个面的相应的第三角部和第四角部的第四电磁致动器和第五电磁致动器，其中第四电磁致动器和第五电磁致动器每个被配置为在相对的第二方向上在第一设备与第二轨道之间产生水平力。该方法还可以包括靠近第一设备的第一面连接第四电磁致动器，第四电磁致动器被配置为在第一方向上在第一设备与第一轨道之间产生水平力，并且靠近第一设备的三个面的相应的第三角部和第四角部连接第四电磁致动器和第五电磁致动器，其中第四电磁致动器和第五电磁致动器每个被配置为在相对的第二方向上在第一设备与第二轨道之间产生水平力。该方法还可以包括将第四电磁致动器和第五电磁致动器连接到第一设备，其中第四电磁致动器和第五电磁致动器每个被配置为在第一设备与第三轨道之间产生相对的水平力，其中第三轨道位于第一轨道与第二轨道之间。第一设备可以包括其中具有机器人电机的机器人外壳、以及连接到机器人电机的机器人臂，其中机器人臂位于机器人外壳的外部，其中机器人臂包括末端执行器，末端执行器被配置为将基板支撑在末端执行器上，其中第一面是机器人外壳的第一侧面并且第二面是机器人外壳的相对的第二侧面。该方法还可以包括在第一电磁致动器处提供第一传感器，在第二电磁致动器处提供第二传感器，并且在电磁致动器处提供第三传感器，其中传感器被配置为测量第一设备相对于第一轨道和第二轨道的位置。
可以提供一种方法的示例，该方法包括：控制第一电磁致动器将第一设备的第一角部竖直间隔在第一轨道或引导件之上，其中第一电磁致动器是第一传送器的一部分，第一传送器被配置为利用在第一设备与轨道之间的间隙，将第一设备竖直磁性间隔在第一轨道或引导件和第二轨道或引导件之上，其中第一传送器被配置为支撑第一设备以用于沿着水平路径的移动，其中第一角部位于第一设备的三个面处，其中第一设备被配置为将基板支撑在第一设备上；控制磁性系统的第二电磁致动器将第一设备的不同的第二角部竖直间隔在第一轨道之上，其中第二角部位于第一设备的三个面处，其中第一角部和第二角部位于第一设备的第一面处；以及控制磁性系统的第三电磁致动器将第一设备竖直间隔在第二轨道之上，其中第三电磁致动器位于第一设备的相对的第二面处，并且其中第三电磁致动器没有定位为靠近第一设备的三个面的角部。
根据示例实施例，提供了一种装置，该装置包括：至少一个处理器；以及包括计算机程序代码的至少一个非暂态存储器，至少一个存储器和计算机程序代码被配置为与至少一个处理器一起引起装置：控制第一电磁致动器将第一设备的第一角部竖直间隔在第一轨道或引导件之上，其中第一电磁致动器是第一传送器的磁性系统的一部分，第一传送器被配置为利用在第一设备与轨道之间的间隙，将第一设备竖直磁性间隔在第一轨道或引导件和第二轨道或引导件之上，其中第一传送器被配置为支撑第一设备以用于沿着水平路径的移动，其中第一角部靠近第一设备的三个面，其中第一设备被配置为将基板支撑在第一设备上；控制磁性系统的第二电磁致动器将第一设备的不同的第二角部竖直间隔在第一轨道之上，其中第二角部位于第一设备的三个面处，其中第一角部和第二角部位于第一设备的第一面处；以及控制磁性系统的第三电磁致动器将第一设备竖直间隔在第二轨道之上，其中第三电磁致动器位于第一设备的相对的第二面处，并且其中第三电磁致动器没有定位在第一设备的三个面的角部处。
根据一个示例实施例，提供了一种装置，该装置包括：用于控制第一电磁致动器将第一设备的第一角部竖直间隔在第一轨道或引导件之上的模块，其中第一电磁致动器是第一传送器的磁性系统的一部分，第一传送器被配置为利用在第一设备与轨道之间的间隙，将第一设备竖直磁性间隔在第一轨道或引导件和第二轨道或引导件之上，其中第一传送器被配置为支撑第一设备以用于沿着水平路径的移动，其中第一角部靠近第一设备的三个面，其中第一设备被配置为将基板支撑在第一设备上；用于控制磁性系统的第二电磁致动器将第一设备的不同的第二角部竖直间隔在第一轨道之上的模块，其中第二角部位于第一设备的三个面处，其中第一角部和第二角部位于第一设备的第一面处；以及用于控制磁性系统的第三电磁致动器将第一设备竖直间隔在第二轨道之上的模块，其中第三电磁致动器位于第一设备的相对的第二面处，并且其中第三电磁致动器没有定位在第一设备的三个面的角部处。
根据示例实施例，可以提供一种机器可读的非暂态程序存储设备，存储设备有形地体现由机器可执行以用于执行操作的指令程序，该操作包括：控制第一电磁致动器将第一设备的第一角部竖直间隔在第一轨道或引导件之上，其中第一电磁致动器是第一传送器的磁性系统的一部分，第一传送器被配置为利用在第一设备与轨道之间的间隙，将第一设备竖直磁性间隔在第一轨道或引导件和第二轨道或引导件之上，其中第一传送器被配置为支撑第一设备以用于沿着水平路径的移动，其中第一角部靠近第一设备的三个面，其中第一设备被配置为将基板支撑在第一设备上；控制磁性系统的第二电磁致动器将第一设备的不同的第二角部竖直间隔在第一轨道之上，其中第二角部位于第一设备的三个面处，其中第一角部和第二角部位于第一设备的第一面处；以及控制磁性系统的第三电磁致动器将第一设备竖直间隔在第二轨道之上，其中第三电磁致动器位于第一设备的相对的第二面处，并且其中第三电磁致动器没有定位在第一设备的三个面的角部处。
线性真空机器人控制系统架构
图32中提供了线性机器人控制系统的示例实施例的框图。
主控制器可以执行以下功能：用户界面、与主机控制器的通信(例如，利用串行通信或以太网通信)、配置数据管理、高级运动规划(即，机器人的移动排序)、轨迹生成(每个运动轴的每次运动的运动轮廓的计算)、所有运动轴的位置控制和APS(自适应放置系统)。美国专利号10,058,996中描述了自适应放置系统的一个示例，该专利通过引用整体并入本文。
主控制器可以从主机控制器接收各种命令，包括配置、请求和动作命令，例如执行拾取或放置操作的命令，并且它可以向主机控制器报告命令的完成和其他信息.
主控制器可以通过高速网络接收所有运动轴的位置(定期来自电机放大器)、数字和模拟输入的状态(来自I/O模块，并且如果适用，来自电机放大器)、和数字输入变化的定时(来自I/O模块，并且如果适用，来自电机放大器)。主控制器可以通过高速网络为每个运动轴发送命令电流(定期向电机放大器)以及用于设置数字和模拟输出的信息(向I/O模块，并且如果适用，向电机放大器)。无论是基于轨道的线性系统还是磁悬浮线性系统，控制系统都可以包括使用光通信链路或其他无线通信链路。例如，如图32和图36所示，系统可以包括两个光学通信模块，它们在真空室壁和机器人驱动壁中具有相应视口。因此，可以在外部控制器与机器人驱动之间提供光通信链路，光通信链路可以包括如上所述的闭环控制。
I/O模块可以读取数字和模拟输入(其可以包括来自APS传感器的输入)并且设置数字和模拟输出。I/O模块可以通过高速网络接收用于设置数字和模拟输出的信息(来自主控制器)，它可以通过高速网络发送数字和模拟输入的状态(向主控制器)和数字输入变化的定时(也向主控制器)。
电机放大器中的每个可以执行以下功能：(多个)电机换向算法的执行、电流控制回路的执行、读取数字和模拟输入、以及设置数字和模拟输出。电机放大器中的每个可以从(多个)位置编码器周期性地读取(多个)测量位置并且设置用于控制(多个)电机的输出电压。每个电机放大器可以通过高速网络从主控制器接收所支持的一个或多个运动轴的(多个)命令电流(定期)以及用于设置数字和模拟输出的信息。它可以通过高速网络向主控制器发送所支持的一个或多个运动轴的测量位置(定期)、数字和模拟输入的状态、以及数字输入变化的定时(如果适用)。
高速网络(例如，EtherCAT)可以促进主控制器与I/O模块以及电机放大器之间的通信。出站业务(即，从主控制器到I/O模块和电机放大器)可以包括每个运动轴的命令电流(从主控制器定期发送到电机放大器)和用于设置数字和模拟输出的信息(从主控制器发送到I/O模块，并且如果适用，发送到电机放大器)。入站业务(即，从I/O模块和电机放大器到主控制器)可以包括测量位置(来自电机放大器)、数字和模拟输入的状态(来自I/O模块，并且如果适用，来自电机放大器)、和数字输入变化的定时(来自I/O模块，并且如果适用，来自电机放大器)。
如果需要APS(自适应放置系统)功能，(多个)APS传感器可以直接或通过I/O连接板路由到I/O模块的一个或多个输入。可选的I/O连接板的目的是减少路由到I/O模块的输入的数目。
图33中提供了线性机器人控制系统的另一示例实施例的框图。在该示例实施例中，主控制器可以位于机器人驱动中，而不是作为外部控制器的一部分。
在图33的示例性实施例中，主控制器可以通过高速网络与电机放大器通信，其方式与先前实施例中的基本相同。然而，另一通信方式可以用于主控制器与I/O模块之间的通信。例如，可以使用单独的通信网络(例如，以太网)。也可以利用相同的通信网络与主机控制器通信，如图33中示意性描述的，在这种情况下，可以方便地将网络路由器合并到外部控制器板中。备选地，单独的通信装置可以用于主机控制器与主控制器之间的通信以及主控制器与I/O模块之间的通信。这两个通信通道可以发生在同一物理介质上(例如，以太网上的串行通信)或使用不同物理介质。
主控制器与I/O模块之间的通信可以允许在两个设备上运行的时钟同步或具有用于适当地确定I/O模块上的数字输入变化的定时以用于APS计算的另一机制(例如，可以定期标识两个时钟之间的偏移并且在发生数字输入变化时应用偏移)。
在又一示例实施例中，经由双向光束的高速通信可以被路由通过电力耦合。电力耦合可以使用与电力传输相同的一组线圈或和另外的一组线圈来传输数据。图34中示意性地描绘了等同于图32的示例实施例，并且图35中示意性地示出了等同于图33的示例实施例。
图36至图39中示出了包括磁性支撑系统(磁悬浮)的控制的线性机器人控制系统的附加示例实施例的框图。
磁悬浮控制器可执行机器人驱动的位置控制(例如，控制与机器人驱动的横向位置、竖直位置、俯仰角、滚动角和偏航角相关联的五个自由度)并且对于磁性支撑系统的每个致动器运行电流控制回路。在该过程中，磁悬浮控制器可以周期性地从磁性支撑系统的位置传感器(例如，两个水平传感器和三个竖直传感器)读取测量位置，并且为磁性支撑系统的力致动器(例如，两个水平致动器对和三个竖直致动器对)设置输出电压。磁悬浮控制器可以通过高速网络从主控制器接收各种命令，包括升空命令，以保持给定位置(这可以方便地以机器人驱动与磁悬浮支撑系统的引导件之间的间隙的形式表示)，并且让机器人驱动着陆。备选地，磁悬浮控制器可以从主控制器接收命令位置流(例如，以周期性发送的数据帧的形式)。
作为另一备选方案，主控制器可以通过磁性支撑系统执行机器人驱动的位置控制。在该过程中，主控制器可以通过高速网络从磁悬浮控制器周期性地接收来自磁性支撑系统传感器的测量位置，并且通过高速网络周期性地向磁悬浮控制器发送磁性支撑系统的每个力致动器的命令电流。在这种布置中，磁悬浮控制器仍然可以为磁性支撑系统的每个致动器运行电流控制回路。
在图37和图39的示例实施例中，利用现有的高速通信网络来促进主控制器与磁悬浮控制器之间的通信。然而，可以使用两个设备之间的任何其他合适的通信方式，例如另一网络或点对点总线。此外，虽然在图36至图39中示出了单个磁悬浮控制器，但是可以采用任何合适数目的磁悬浮控制器，每个磁悬浮控制器被分配给磁性支撑系统的位置传感器和力致动器的子集。
为了支持真空室(即，由多个部分组成的真空室)的模块化设计，用于线性致动系统的附加编码器读取头和/或用于磁性支撑系统的附加位置传感器可以用于实现真空室的个体部分之间的平滑转变。这在图40和图41中示意性地示出，图40和图41分别建立在图32和图36的示例实施例的基础上。
所有上述实施例可以包括为了简单起见而从图中去除的附加特征。例如，外部控制器可以包括对示教器、急停、互锁、安全电路(包括固态组件和机电接触器)和能量存储(例如，电池和/或电容器)的支持。类似地，板载控制器可以具有安全电路系统(包括固态组件和(多个)机电接触器)反电动势再生系统和电力存储(例如，电池和/或电容器)。
虽然关于图32至图39描述的上述示例实施例示出了三个旋转运动轴(T1、T2和T3)，但是可以使用任何数目的旋转轴或不使用旋转轴。类似地，虽然图32至图39的上述示例实施例示出了一个z轴，但是可以采用任何数目的z轴或不采用z轴。虽然图36至图39示出了具有三个水平传感器致动器布置和三个竖直传感器致动器布置的磁性支撑系统(磁悬浮)的控制，但是可以使用任何合适数目的离散或集成传感器和致动器。
应当理解，前述描述仅是说明性的。本领域技术人员可以设计各种备选和修改。例如，各种从属权利要求中记载的特征可以以任何合适的组合彼此组合。此外，上述不同实施例的特征可以选择性地组合成新的实施例。因此，本说明书意在包括落入所附权利要求范围内的所有这些备选、修改和变化。

Claims (24)

1.一种装置，包括：
第一设备，被配置为将基板支撑在所述第一设备上；
第一传送器，连接有所述第一设备，其中所述第一传送器被配置为支撑所述第一设备以用于沿着水平路径的移动，其中所述第一传送器包括：
至少两个引导件；
磁性系统，被配置为利用所述第一设备与所述至少两个引导件之间的间隙，将所述第一设备竖直间隔在所述至少两个引导件之上，其中所述磁性系统包括在所述第一设备的第一面的第一角部处的第一电磁致动器、在所述第一设备的所述第一面的第二角部处的第二电磁致动器、以及在所述第一设备的相对的第二面处的第三电磁致动器，其中所述第三电磁致动器没有定位为靠近所述第一设备的三个面的角部；以及
线性致动器，被配置为沿着所述至少两个引导件在所述路径中移动所述第一设备。
2.根据权利要求1所述的装置，其中所述第一电磁致动器、所述第二电磁致动器和所述第三电磁致动器是将所述第一设备竖直间隔在所述至少两个引导件之上的专有致动器。
3.根据权利要求1所述的装置，其中所述第一电磁致动器和所述第二电磁致动器每个被配置为在所述第一设备与第一引导件之间产生相对的水平力。
4.根据权利要求3所述的装置，其中所述第三电磁致动器被配置为在所述第一设备与第二引导件之间不产生水平力。
5.根据权利要求1所述的装置，其中所述第一电磁致动器和所述第二电磁致动器每个被配置为在第一方向上在所述第一设备与所述第一引导件之间产生水平力，并且所述装置还包括第四电磁致动器和第五电磁致动器，所述第四电磁致动器和所述第五电磁致动器靠近所述第一设备的三个面的相应的第三角部和第四角部，其中所述第四电磁致动器和所述第五电磁致动器每个被配置为在相对的第二方向上在所述第一设备与所述第二引导件之间产生水平力。
6.根据权利要求1所述的装置，还包括：第四电磁致动器，所述第四电磁致动器被定位为靠近所述第一设备的所述第一面，被配置为在第一方向上在所述第一设备与所述第一引导件之间产生水平力；以及第四电磁致动器和第五电磁致动器，所述第四电磁致动器和所述第五电磁致动器靠近所述第一设备的三个面的相应的第三角部和第四角部，其中所述第四电磁致动器和所述第五电磁致动器每个被配置为在相对的第二方向上在所述第一设备与所述第二引导件之间产生水平力。
7.根据权利要求1所述的装置，其中所述至少两个引导件包括在所述第一引导件与所述第二引导件之间的第三引导件，其中所述装置还包括在所述第三引导件处的第四电磁致动器和第五电磁致动器，其中所述第四电磁致动器和所述第五电磁致动器每个被配置为在所述第一设备与所述第三引导件之间产生相对的水平力。
8.根据权利要求1所述的装置，其中所述第一设备包括其中具有机器人电机的机器人外壳、以及被连接到所述机器人电机的机器人臂，其中所述机器人臂位于所述机器人外壳的外部，其中所述机器人臂包括末端执行器，所述末端执行器被配置为将所述基板支撑在所述末端执行器上，其中所述第一面是所述机器人外壳的第一侧面并且所述第二面是所述机器人外壳的相对的第二侧面。
9.根据权利要求1所述的装置，还包括在所述第一电磁致动器处的第一传感器、在所述第二电磁致动器处的第二传感器、以及在所述电磁致动器处的第三传感器，其中所述传感器被配置为测量所述第一设备相对于所述第一引导件和所述第二引导件的位置。
10.根据权利要求1所述的装置，还包括被配置为与控制器通信的无线通信设备，所述控制器与所述装置分离。
11.根据权利要求10所述的装置，其中所述无线通信设备被配置为周期性地向所述控制器发送来自所述装置的电机放大器的所有运动轴的位置、来自所述装置的输入/输出模块的数字和模拟输入的状态、以及来自所述装置的所述输入/输出模块的数字输入变化的定时。
12.根据权利要求11所述的装置，其中所述无线通信设备被配置为向所述控制器发送来自所述电机放大器的数字和模拟输入的状态和/或来自所述电机放大器的数字输入变化的定时。
13.根据权利要求10所述的装置，其中所述无线通信设备被配置为从所述控制器接收去往电机放大器的每个运动轴的命令电流、以及用于设置去往输入/输出模块的数字和模拟输出的信息。
14.根据权利要求13所述的装置，其中所述无线通信设备被配置为从所述控制器接收用于设置去往所述电机放大器的数字和模拟输出的信息。
15.一种方法，包括：
靠近第一设备的第一面的第一角部连接第一电磁致动器，其中所述第一角部位于所述第一设备的三个面处，其中所述第一设备被配置为将基板支撑在所述第一设备上，其中所述第一电磁致动器是连接有所述第一设备的第一传送器的磁性系统的一部分，其中所述第一传送器被配置为支撑所述第一设备以用于沿着水平路径的移动；
靠近所述第一设备的所述第一面的第二角部连接第二电磁致动器，其中所述第二电磁致动器是所述磁性系统的一部分，其中所述第二角部位于所述第一设备的三个面处；
靠近所述第一设备的相对的第二面连接第三电磁致动器，其中所述第三电磁致动器是所述磁性系统的一部分，其中所述第三电磁致动器没有定位为靠近所述第一设备的三个面的角部；
将所述第一设备定位在至少两个引导件之上，其中所述第一电磁致动器和所述第二电磁致动器位于所述引导件中的第一引导件处，并且所述第三电磁致动器位于所述引导件中的不同的第二引导件处。
16.根据权利要求15所述的方法，其中所述第一电磁致动器、所述第二电磁致动器和所述第三电磁致动器是将所述第一设备竖直间隔在所述至少两个引导件之上的专有致动器。
17.根据权利要求15所述的方法，其中所述第一电磁致动器和所述第二电磁致动器每个被配置为在所述第一设备与所述第一引导件之间产生相对的水平力。
18.根据权利要求17所述的方法，其中所述第三电磁致动器被配置为在所述第一设备与所述第二引导件之间不产生水平力。
19.根据权利要求15所述的方法，其中所述第一电磁致动器和所述第二电磁致动器每个被配置为在第一方向上在所述第一设备与所述第一引导件之间产生水平力，并且所述装置还包括第四电磁致动器和第五电磁致动器，所述第四电磁致动器和所述第五电磁致动器靠近所述第一设备的三个面的相应的第三角部和第四角部，其中所述第四电磁致动器和所述第五电磁致动器每个被配置为在相对的第二方向上在所述第一设备与所述第二引导件之间产生水平力。
20.根据权利要求15所述的方法，其中还包括靠近所述第一设备的所述第一面连接第四电磁致动器，所述第四电磁致动器被配置为在第一方向上在所述第一设备与所述第一引导件之间产生水平力，并且靠近所述第一设备的三个面的相应的第三角部和第四角部连接第四电磁致动器和第五电磁致动器，其中所述第四电磁致动器和所述第五电磁致动器每个被配置为在相对的第二方向上在所述第一设备与所述第二引导件之间产生水平力。
21.根据权利要求15所述的方法，还包括将第四电磁致动器和第五电磁致动器连接到所述第一设备，其中所述第四电磁致动器和所述第五电磁致动器每个被配置为在所述第一设备与第三引导件之间产生相对的水平力，其中所述第三引导件位于所述第一引导件与所述第二引导件之间。
22.根据权利要求15所述的方法，其中所述第一设备包括其中具有机器人电机的机器人外壳、以及被连接到所述机器人电机的机器人臂，其中所述机器人臂位于所述机器人外壳的外部，其中所述机器人臂包括末端执行器，所述末端执行器被配置为将所述基板支撑在所述末端执行器上，其中所述第一面是所述机器人外壳的第一侧面，并且所述第二面是所述机器人外壳的相对的第二侧面。
23.根据权利要求15所述的方法，还包括在所述第一电磁致动器处提供第一传感器、在所述第二电磁致动器处提供第二传感器、以及在所述电磁致动器处提供第三传感器，其中所述传感器被配置为测量所述第一设备相对于所述第一引导件和所述第二引导件的位置。
24.一种方法，包括：
控制第一电磁致动器将第一设备的第一角部竖直间隔在第一引导件之上，其中所述第一电磁致动器是第一传送器的一部分，被配置为利用在所述第一设备与所述引导件之间的间隙，将所述第一设备竖直磁性间隔在所述第一引导件和第二引导件之上，其中所述第一传送器被配置为支撑所述第一设备以用于沿着水平路径的移动，其中所述第一角部位于所述第一设备的三个面处，其中所述第一设备被配置为将基板支撑在所述第一设备上；
控制所述磁性系统的第二电磁致动器将所述第一设备的不同的第二角部竖直间隔在所述第一引导件之上，其中所述第二角部位于所述第一设备的三个面处，其中所述第一角部和所述第二角部位于所述第一设备的第一面处；以及
控制所述磁性系统的第三电磁致动器将所述第一设备竖直间隔在所述第二引导件之上，其中所述第三电磁致动器位于所述第一设备的相对的第二面处，并且其中所述第三电磁致动器没有定位为靠近所述第一设备的三个面的角部。
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