JP2018512730A - エンドエフェクタの従動運動を伴うロボット - Google Patents

エンドエフェクタの従動運動を伴うロボット Download PDF

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Abstract

実施形態の一例は、駆動装置とロボットアームとを備える装置である。前記駆動装置は、第１の回転軸周りに回転可能な第１の駆動軸と、第２の回転軸周りに回転可能な第２の駆動軸とを備え、第２の駆動軸は、第１の駆動軸と同軸であり、部分的に第１の駆動軸の内部にあり、第１の駆動軸内で軸方向に回転可能である。前記ロボットアームは、第１の駆動軸において前記駆動装置に接続される上腕と、上腕に結合される前腕と、前腕に結合されるエンドエフェクタとを備える。前腕は、第１の回転関節において上腕に結合され、第１の回転関節周りに回転可能であり、第１の回転関節は、第２の駆動軸に結合される第１のバンド機構によって駆動可能であり、エンドエフェクタは、第２の回転関節において前腕に結合され、第２の回転関節周りに回転可能である。この第２の回転関節は、第１の回転関節に結合される第２のバンド機構によって駆動可能である。この第２のバンド機構は、可変伝達比を提供するように構成される。【選択図】図２

Description

例示的かつ非限定的実施形態は概して、エンドエフェクタを備えるロボットに関し、より具体的には、エンドエフェクタの従動運動を伴うロボットに関する。
背景
半導体、ＬＥＤ（Light Emitting Diode）、太陽光、ＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical Systems）、またはその他のデバイスの製造に関連付けられるものなどの用途のための真空、大気、および制御環境処理は、基板、および基板に関連付けられる運搬台を保管場所、処理場所、またはその他の場所へ、またはそこから搬送するために、ロボット技術および他の形態のオートメーションを利用する。基板のこのような搬送は、１枚以上の基板を搬送する単一のアームを用いて、または１枚以上の基板を各々搬送する複数のアームを用いて、個々の基板、基板の集団を動かしてもよい。製造の多くは、例えば、半導体製造に関連付けられるもののように、設置面積および容積が重要である清浄または真空環境内で行われる。さらに、自動搬送の多くは、搬送時間の最小化によってサイクル時間の短縮ならびに関連設備のスループットおよび利用率の増大がもたらされる場合に実施される。
摘要
以降の摘要は、単に例として示されたものである。この摘要は特許請求の範囲を制限するものではない。
一態様では、装置は駆動装置とロボットアームとを備える。前記駆動装置は、第１の回転軸周りに回転可能な第１の駆動軸と、第２の回転軸周りに回転可能な第２の駆動軸とを備え、前記第２の駆動軸は、前記第１の駆動軸と同軸であり、部分的に前記第１の駆動軸の内部にあり、前記第１の駆動軸内で軸方向に回転可能である。前記ロボットアームは、前記第１の駆動軸において前記駆動装置に接続される上腕と、前記上腕に結合される前腕と、前記前腕に結合されるエンドエフェクタと、を備え、前記前腕は、第１の回転関節において前記上腕に結合され、前記第１の回転関節周りに回転可能であり、前記第１の回転関節は、前記第２の駆動軸に結合される第１のバンド機構によって駆動可能であり、前記エンドエフェクタは、第２の回転関節において前記前腕に結合され、前記第２の回転関節周りに回転可能であり、前記第２の回転関節は、前記第１の回転関節に結合される第２のバンド機構によって駆動可能である。前記第２のバンド機構は、可変伝達比を提供するように構成される。
別の態様では、装置は駆動装置とロボットアームとを備える。前記駆動装置は、第１の回転軸周りに回転可能な第１の駆動軸と、第２の回転軸周りに回転可能な第２の駆動軸と、第３の回転軸周りに回転可能な第３の駆動軸とを備え、前記第２の駆動軸は、前記第１の駆動軸と同軸であり、部分的に前記第１の駆動軸の内部にあり、前記第１の駆動軸内で軸方向に回転可能であり、前記第３の駆動軸は、前記第２の駆動軸と同軸であり、部分的に前記第２の駆動軸の内部にあり、前記第２の駆動軸内で軸方向に回転可能である。前記ロボットアームは、前記第１の駆動軸において前記駆動装置に接続される上腕と、前記上腕に結合される前腕と、前記前腕に結合される第１のエンドエフェクタと第２のエンドエフェクタと、を備え、前記前腕は、第１の回転関節において前記上腕に結合され、前記第１の回転関節周りに回転可能であり、前記第１の回転関節は、単数段バンド機構によって駆動可能であり、前記単数段バンド機構は、前記第３の駆動軸によって駆動可能な第１の肩プーリと、前記第１の回転関節を部分的に形成する第１の肘プーリと、前記第１の肩プーリと前記第１の肘プーリとの間で運動を伝達するように構成されるバンド、ベルト、またはケーブルとを備え、前記第１のエンドエフェクタと前記第２のエンドエフェクタは、第２の回転関節において前記前腕に結合され、前記第１のエンドエフェクタと前記第２のエンドエフェクタの向きは、２段バンド機構を介して制御される。前記２段バンド機構の第１段は、前記第２の駆動軸によって駆動可能な第２の肩プーリと、前記第１の回転関節を部分的に形成する第２の肘プーリと、前記第２の肩プーリと前記第２の肘プーリとの間で運動を伝達するように構成される上部バンド、ベルト、またはケーブルとを備える。前記２段バンド機構の第２段は、前記第２の肘プーリに結合される第３の肘プーリと、前記第１のエンドエフェクタに結合される第１の手首プーリと、前記第３の肘プーリと前記第１の手首プーリとの間で運動を伝達するように構成される第１の下部バンド、ベルト、またはケーブルとを備え、前記２段バンド機構の第２段は、前記第２の肘プーリに結合される第４の肘プーリと、前記第２のエンドエフェクタに結合される第２の手首プーリと、前記第４の肘プーリと前記第２の手首プーリとの間で運動を伝達するように構成される第２の下部バンド、ベルト、またはケーブルとをさらに備える。前記第１の肩プーリと前記第１の肘プーリとの間の運動、前記第２の肩プーリと前記第２の肘プーリとの間の運動、前記第３の肘プーリと前記第１の手首プーリとの間の運動、および前記第４の肘プーリと前記第２の手首プーリとの間の運動の少なくとも１つは、可変伝達比で行われる。
別の態様では、装置は駆動装置と、第１のロボットアームと、第２のロボットアームとを備える。前記駆動装置は、第１の回転軸周りに回転可能な第１の駆動軸と、第２の回転軸周りに回転可能な第２の駆動軸と、第３の回転軸周りに回転可能な第３の駆動軸とを備え、前記第２の駆動軸は、前記第１の駆動軸と同軸であり、部分的に前記第１の駆動軸の内部にあり、前記第１の駆動軸内で軸方向に回転可能であり、前記第３の駆動軸は、前記第２の駆動軸と同軸であり、部分的に前記第２の駆動軸の内部にあり、前記第２の駆動軸内で軸方向に回転可能である。前記第１のロボットアームは、前記第１の駆動軸において前記駆動装置に接続される第１の上腕と、前記第１の上腕に結合される第１の前腕と、前記第１の前腕に結合される第１のエンドエフェクタと、を備え、前記第１の前腕は、第１の回転関節において前記第１の上腕に結合され、前記第１の回転関節は、第１のバンド機構を用いて前記第２の駆動軸によって駆動可能であり、前記第１のエンドエフェクタは、第３の回転関節において前記第１の前腕に結合され、前記第３の回転関節は、第３のバンド機構を用いて前記第１の回転関節によって駆動可能である。前記第２のロボットアームは、前記第３の駆動軸において前記駆動装置に接続される第２の上腕と、前記第２の上腕に結合される第２の前腕と、前記第２の前腕に結合される第２のエンドエフェクタと、を備え、前記第２の前腕は、第２の回転関節において前記第２の上腕に結合され、前記第２の回転関節は、第２のバンド機構を用いて前記第２の駆動軸によって駆動可能であり、前記第２のエンドエフェクタは、第４の回転関節において前記第２の前腕に結合され、前記第４の回転関節は、第４のバンド機構を用いて前記第２の回転関節によって駆動可能である。前記第１のバンド機構、前記第２のバンド機構、前記第３のバンド機構、および前記第４のバンド機構の少なくとも１つは、可変伝達比を有する。
前述の態様や他の特徴は以降の記述で説明されるが、次の添付図面を参照している。
図１は、搬送装置の上面図である。
図２は、搬送装置の上面図である。
図３は、搬送装置の側面図である。
図４は、搬送装置の上面図である。
図５は、搬送装置の上面図である。
図６は、搬送装置の上面図である。
図７は、搬送装置の上面図である。
図８は、搬送装置の上面図である。
図９は、搬送装置の側面図である。
図１０、搬送装置の上面図である。
図１１は、搬送装置の上面図である。
図１２は、搬送装置の側面図である。
図１３Ａから図１３Ｃは、搬送装置の上面図である。
図１４Ａは、搬送装置の上面図である。
図１４Ｂは、搬送装置の側面図である。
図１５Ａから図１５Ｃは、搬送装置の上面図である。
図１６は、搬送装置の上面図である。
図１７は、搬送装置の側面図である。
図１８Ａは、搬送装置の上面図である。
図１８Ｂは、搬送装置の側面図である。
図１９Ａから図１９Ｃは、搬送装置の上面図である。
図２０Ａから図２０Ｃは、搬送装置の上面図である。
図２１Ａから図２１Ｃは、搬送装置の上面図である。
図２２は、搬送装置の側面図である。
図２３Ａは、搬送装置の側面図である。
図２３Ｂは、搬送装置の側面図である。
図２４は、搬送装置の側面図である。
図２５Ａは、搬送装置の上面図である。
図２５Ｂは、搬送装置の側面図である。
図２６Ａから図２６Ｃは、搬送装置の上面図である。
図２７Ａから図２７Ｃは、搬送装置の上面図である。
図２８Ａから図２８Ｃは、搬送装置の上面図である。
図２９Ａは、搬送装置の上面図である。
図２９Ｂは、搬送装置の側面図である。
図３０Ａは、搬送装置の側面図である。
図３０Ｂは、搬送装置の側面図である。
図３１は、搬送装置の上面図である。
図３２は、搬送装置の側面図である。
図３３Ａは、搬送装置の上面図である。
図３３Ｂは、搬送装置の側面図である。
図３４Ａから図３４Ｃは、搬送装置の上面図である。
図３５Ａから図３５Ｃは、搬送装置の上面図である。
図３６は、搬送装置の側面図である。
図３７Ａは、搬送装置の上面図である。
図３７Ｂは、搬送装置の側面図である。
図３８Ａは、搬送装置の上面図である。
図３８Ｂは、搬送装置の側面図である。
図３９は、搬送装置の上面図である。
図４０は、搬送装置の側面図である。
図４１Ａは、搬送装置の上面図である。
図４１Ｂは、搬送装置の側面図である。
図４２Ａは、プーリの部分外形図である。
図４２Ｂから図４２Ｅは、搬送装置の上面図である。
図４３は、プーリの部分外形図である。
図４４は、搬送装置の上面図である。
図４５は、シャフト位置の軌道の図である。
図４６は、搬送装置の上面図である。
図４７は、シャフト位置の軌道の図である。
図４８は、搬送装置の側面図である。
図４９Ａは、搬送装置の上面図である。
図４９Ｂは、搬送装置の側面図である。
図５０は、搬送装置の上面図である。
図５１は、シャフト位置の軌道の図である。
図５２は、搬送装置の上面図である。
図５３は、シャフト位置の軌道の図である。
実施例の詳細説明
図１を参照すると、例示的実施形態の特徴を有する搬送装置１０の上面図が示されている。これらの特徴を、図面に示す例示的実施形態を参照して説明するが、他の様々な実施形態によっても実現可能であることを理解されたい。また、任意の適切なサイズ、形状、または種類の要素や材料を使用可能である。本明細書ではマルチリンクロボットアームメカニズムを開示する。例えば、半導体ウェハ加工ツールにおける、並列の、例えば横方向にオフセットされたステーションへ、また同ステーションから材料を搬送するために使用できる３リンクロボットアームメカニズムを開示する。
半導体ウェハ加工ツール１０の例示的な配置を、図１の上面図に概略的に示している。この特定の例において、このツールは４組の並列ステーション、例えば、１組のロードロック１２と、３組のプロセスモジュールステーション１４、１６、１８とを特徴とする。図１の例に示すように、本３リンクアームメカニズムは、事前定義された経路、例えば実質的に直線の経路に沿って、事前定義されたエンドエフェクタの向き、例えば直線経路２０に沿った向きで、ツール内の各ステーションにアクセスするように設計されている。これらの直線経路は、任意の面２２において互いに平行であってもよく、互いに角度を成してもよい。別の態様では、線形、円形、または任意の適切な形状あるいは形状の組合せの、任意の適切な経路または経路の組合せを定義してもよい。
図２は、ロボット駆動装置３２に取り付けられた、開示する実施形態によるロボットアームメカニズム３０の上面図を、図３はその側面図を示している。このアームメカニズムは、第１のリンク（上腕）３４、第２のリンク（前腕）３６、および、基板４０を支持する第３のリンク（エンドエフェクタ）３８で構成されてもよい。ロボット２８の例示的な内部機構を、図３に概略的に示している。このアームメカニズムは、２本の同軸シャフト、例えば外側Ｔ１シャフト４２および内側Ｔ２シャフト４４を備える２軸スピンドルによって駆動してもよい。内側Ｔ２シャフト４４は、外側Ｔ１シャフト４２内で内側Ｔ２シャフト４４が回転可能であるように、部分的に外側Ｔ１シャフト４２の内部にあってもよい。ロボットアームメカニズムの第１のリンク３４は、Ｔ１シャフト４２に直接取り付けてもよい。第２のリンク３６は、回転関節４６を介して第１のリンク３４に結合し、バンド機構４８を用いてＴ２シャフト４４によって駆動してもよい。バンド機構４８は、肩プーリ５０と、肘プーリ５２と、バンド、ベルト、またはケーブル５４とを備えてもよい。肩プーリ５０はＴ２シャフト４４に取り付けてもよく、肘プーリ５２は第２のリンク３６に取り付けてもよく、バンド、ベルト、またはケーブル５４は２つのプーリ５０、５２間で運動を伝達してもよい。このベルト機構は一定の伝達比を特徴としてもよく、例えば、１:１の比率を便宜的に用いてもよい。ただし、他の任意の適切な機構を用いてもよい。第３のリンク３８は、回転関節５６を介して第２のリンク３６に結合してもよく、第３のリンク３８の向きを別のバンド機構５８によって制約してもよい。バンド機構５８は、肘プーリ６０と、手首プーリ６２と、バンド、ベルト、またはケーブル６４とを備えてもよい。肘プーリ６０は第１のリンク３４に接続してもよく、手首プーリ６２は第３のリンク３８に接続してもよく、バンド、ベルト、またはケーブル６４はこれらの２つのプーリ間で運動を伝達してもよい。バンド機構は可変伝達比を特徴としてもよい。可変伝達比は、例えば、非円形の外形を有する少なくとも１つのプーリを用いて実現してもよい。例として、図３を参照すると、手首プーリは非円形の外形を特徴としてもよい。非円形のプーリを用いるアームの例は、米国特許出願第１３／８３３，７３２号（名称「不等リンク長を有するアームを有するロボット（Robot Having Arm With Unequal Link Lengths）」、２０１３年３月１５日出願）に開示されている。この参照文献は参照することにより全体が本願に組み込まれる。
可変伝達比は、第１のリンク３４と第２のリンク３６の相対位置の関数として、第３のリンク（エンドエフェクタ）３８の向きを事前定義された方法で変更するように選択してもよい。第１のリンク３４と第２のリンク３６の相対位置は、２つのリンク間の狭角として便宜的に表現してもよい。あるいは、第３のリンク（エンドエフェクタ）３８の向きは、リンク、シャフト等の相対位置の関数として、事前定義された方法で変更してもよい。例として、伝達比は、第１のリンクと第２のリンクがそれぞれ駆動されると、事前定義された（ただし必ずしも一定ではない）第３のリンク（エンドエフェクタ）の向きを保って、第３のリンク上の基準点（通常はエンドエフェクタの呼び中心７０）が事前定義された経路をたどるように選択してもよい。例として、図４に示すように、図１のステーションのうちのいずれかへのアクセス経路として、経路７２、７４、７６、７８を選択してもよい。また、図５に示すように、アームが隣のステーション８２にアクセスできるように伝達比を選択してもよい。図６および図７に示すように、別の組のステーション８６、８８、または９０、９２にアクセスするようにアームメカニズムの向きを変更するために、Ｔ１シャフト４２およびＴ２シャフト４４を回転させてもよい。
ロボットアームメカニズムの初期位置は、隣り合う並列ステーション間の対称軸上に示されているが、他の任意の初期位置を用いてもよいことに留意されたい。また、ロボットの駆動装置は、アームメカニズムの垂直上昇、例えば、エンドエフェクタが搬送するウェハの持ち上げや配置を容易にするための、追加の軸を特徴としてもよい。別の態様では、他の追加の回転軸および／またはアームを設けてもよい。別の態様では、Ｔ２シャフトに取り付けられた肩プーリと、第２のリンクに取り付けられた肘プーリとの間のバンド機構において、例えば少なくとも１つの非円形プーリを用いて、可変伝達比を特徴とする。アームの伸長がＴ１シャフトによって駆動され、Ｔ２シャフトは静止したままであるように、可変伝達比を選択する。別の態様では、事前定義された経路に沿ってロボットアームが伸長する際に、事前定義された運動プロファイルをＴ２シャフトがたどるように、可変伝達比を選択してもよい。別の態様では、第３のリンクの向きを制約するメカニズムは、追加のバンド機構を含む。
例えば、図８に概略的に示すように、第３のリンク１０２の向きは、バンド機構１０４によって制約してもよい。バンド機構１０４は、肘プーリ１０６と、手首プーリ１１４と、バンド、ベルト、またはケーブル１１６とを備えてもよい。肘プーリ１０６は、肘関節１０８（第１のリンクと第２のリンクの間の回転関節）と同軸であってもよく、第１のリンク１１０および第２のリンク１１２の２つのリンクに対して自由に回転してもよい。手首プーリ１１４は第３のリンク１０２に接続してもよい。バンド、ベルト、またはケーブル１１６は、２つのプーリ間で運動を伝達してもよい。肘プーリの運動は、別のバンド機構１１８によって制約される。バンド機構１１８は、プーリ１２０と、プーリ１２４と、バンド、ベルト、またはケーブル１２６とを備えてもよい。プーリ１２０はＴ２シャフト１２２に取り付けられ、プーリ１２４は肘プーリ１０６に取り付けられ、バンド、ベルト、またはケーブル１２６はこれらの２つのプーリ間で運動を伝達してもよい。２つのバンド機構は一定または可変の伝達比を特徴としてもよい。例として、２つのバンド機構が一定の比１：１を特徴とし、第２のリンクがＴ２シャフトに結合される場合、Ｔ１シャフトの駆動によってアームが伸長および収縮する際に、エンドエフェクタは一定の向きを保つ。
開示する態様は、半導体ウェハ加工ツールにおける並列（横方向にオフセットされた）ステーションへの、また同ステーションからの材料搬送に用いてもよい、デュアルエンドエフェクタアームメカニズムにも同様に適用できる。ここで、半導体ウェハ加工ツール２１０の例示的な配置を、図１０の上面図に概略的に示している。この特定の例において、このツールは４組の並列ステーション、例えば、１組のロードロック２２０と、３組のプロセスモジュールステーション２３０と、搬送室またはモジュール２３２とを特徴とする。
図１０の例に示すように、本実施形態のアームメカニズムは、事前定義された経路２３６、例えば実質的に直線の経路に沿って、事前定義されたエンドエフェクタの向き、例えば直線経路に沿った向きで、ツール内の各ステーションにアクセスするように設計してもよい。
図１１は、ロボット駆動装置２５２に取り付けられたロボットアームメカニズム２５０の上面図を、図１２はその側面図を示している。このアームメカニズムは、第１のリンク（上腕）２５４、第２のリンク（前腕）２５６、枢動エンドエフェクタＡ２５８、および枢動エンドエフェクタＢ２６０で構成されてもよい。ロボットの例示的な内部機構を、図１１および図１２に概略的に示している。このアームメカニズムは、３本の同軸シャフト、例えば外側Ｔ１シャフト２６２、Ｔ２シャフト２６４、および内側Ｔ３シャフト２６６を備える３軸スピンドルによって駆動してもよい。Ｔ２シャフト２６４は部分的に外側Ｔ１シャフト２６２の内部にあってもよく、内側Ｔ３シャフト２６６は部分的にＴ２シャフト２６４の内部にあってもよい。ロボットアームメカニズムの第１のリンクは、Ｔ１シャフトに直接取り付けてもよい。第２のリンクは、回転関節（肘関節）を介して第１のリンクに結合し、バンド機構を用いてＴ３シャフトによって駆動してもよい。このバンド機構は、第１の肩プーリと、第１の肘プーリと、バンド、ベルト、またはケーブルとを備えてもよい。第１の肩プーリはＴ３シャフトに取り付けてもよく、第１の肘プーリは第２のリンクに取り付けてもよく、バンド、ベルト、またはケーブルはこれらの２つのプーリ間で運動を伝達してもよい。このバンド機構は一定または可変の伝達比を特徴としてもよく、例えば、１：１の比率を便宜的に用いてもよい。ただし、他の任意の適切な機構を用いてもよい。エンドエフェクタＡは、回転関節（手首関節）を介して第２のリンクに結合してもよく、エンドエフェクタＡの向きを２段バンド機構によって制御してもよい。このバンド機構の第１段は、第２の肩プーリと、第２の肘プーリと、バンド、ベルト、またはケーブルとを備えてもよい。第２の肩プーリはＴ２シャフトに接続してもよく、バンド、ベルト、またはケーブルはこれらの２つのプーリ間で運動を伝達してもよい。このバンド機構の第１段は一定または可変の伝達比を特徴としてもよく、例えば、１：１の比率を便宜的に用いてもよい。バンド機構の第２段は、第３の肘プーリと、第１の手首プーリと、バンド、ベルト、またはケーブルとを備えてもよい。第３の肘プーリは第２の肘プーリに接続してもよく、第１の手首プーリはエンドエフェクタＡに接続してもよく、バンド、ベルト、またはケーブルはこれらの２つのプーリ間で運動を伝達してもよい。このバンド機構の第２段は可変伝達比を特徴としてもよい。可変伝達比は、例えば、非円形の外形を有する少なくとも１つのプーリを用いて実現してもよい。例として、図１１および図１２を参照すると、手首プーリは非円形の外形を特徴としてもよい。非円形のプーリを用いるアームの例は、米国特許出願第１３／８３３，７３２号（名称「不等リンク長を有するアームを有するロボット（Robot Having Arm With Unequal Link Lengths）」、２０１３年３月１５日出願）に開示されている。この参照文献は参照することにより全体が本願に組み込まれる。非円形のプーリを用いるアームの別の例は、米国仮特許出願第６２／１３２，０６６号（名称「２自由度３リンクロボットアームメカニズム（2-Degree-of-Freedom 3-Link Robot Arm Mechanisms）」、２０１５年３月１２日出願）に開示されている。この参照文献は参照することにより全体が本願に組み込まれる。
可変伝達比は、第１のリンクと、第２のリンクと、Ｔ２シャフトとの相対位置の関数として、エンドエフェクタＡの向きを事前定義された方法で変更するように選択してもよい。例えば、図１３Ａから図１３Ｃに示すように、エンドエフェクタＡがステーションへの経路をたどるように、または、同じく図１３Ａから図１３Ｃに示すように、Ｔ２シャフトの運動に応じて側方に折り畳まれるように、可変伝達比を選択してもよい。同様に、エンドエフェクタＢは、回転関節（手首関節）を介して第２のリンクに結合してもよく、エンドエフェクタＢの向きを２段バンド機構によって制御してもよい。このバンド機構の第１段は、エンドエフェクタＡと共通である。このバンド機構の第２段は、第４の肘プーリと、第２の手首プーリと、バンド、ベルト、またはケーブルとを備えてもよい。第４の肘プーリは第２の肘プーリに接続してもよく、第２の手首プーリはエンドエフェクタＢに接続してもよく、バンド、ベルト、またはケーブルはこれらの２つのプーリ間で運動を伝達してもよい。このバンド機構の第２段は、図１１および図１２に示すように交差状に構成されてもよく、可変伝達比を特徴としてもよい。可変伝達比は、例えば、非円形の外形を有する少なくとも１つのプーリを用いて実現してもよい。例として、図１１および図１２を参照すると、手首プーリは非円形の外形を特徴としてもよい。可変伝達比は、第１のリンクと、第２のリンクと、Ｔ２シャフトとの相対位置の関数として、エンドエフェクタＢの向きを事前定義された方法で変更するように選択してもよい。例えば、図１３Ａから図１３Ｃに示すように、エンドフェクタＢがステーションへの経路をたどるように、または、同じく図１３Ａから図１３Ｃに示すように、Ｔ２シャフトの運動に応じて側方に折り畳まれるように、可変伝達比を選択してもよい。
アームメカニズムは、図１３Ａから図１３Ｃにおいて左側のステーションにアクセスする際は右利き（肩関節から手首関節への線の右側に肘関節が位置する）、図１３Ａから図１３Ｃにおいて右側のステーションにアクセスする際は左利きとして示されているが、別の実施形態では、左側のステーションにアクセスする際は左利き、右側のステーションにアクセスする際は右利きであるように構成してもよい。
さらに別の実施形態では、第２のリンクをＴ２シャフトによって駆動してもよく、エンドエフェクタの向きをＴ３シャフトによって制御してもよい。図１４Ａおよび図１４Ｂを参照すると、ロボット駆動装置３０２に取り付けられたロボットアームメカニズム３００の上面図と側面図がそれぞれ示されている。ロボットの例示的な内部機構も含まれている。アームメカニズムは、左側リンケージ３０４および右側リンケージ３０６で構成されてもよい。このアームメカニズムは、３本の同軸シャフト、例えば外側Ｔ１シャフト３０８、Ｔ２シャフト３１０、および内側Ｔ３シャフト３１２を備える３軸スピンドルによって駆動してもよい。Ｔ２シャフト３１０は部分的に外側Ｔ１シャフト３０８の内部にあってもよく、内側Ｔ３シャフト３１２は部分的にＴ２シャフト３１０の内部にあってもよい。左側リンケージは、第１の左側リンク（上腕）３１４、第２の左側リンク（前腕）３１６、および第３の左側リンク（エンドエフェクタ）３１８で構成されてもよい。第１の左側リンクは、Ｔ１シャフトに直接取り付けてもよい。第２の左側リンクは、回転関節を介して第１の左側リンクに結合し、バンド機構を用いてＴ２シャフトによって制約してもよい。このバンド機構は、第１の肩プーリと、左側肘プーリと、バンド、ベルト、またはケーブルとを備えてもよい。第１の肩プーリはＴ２シャフトに取り付けてもよく、左側肘プーリは第２のリンクに取り付けてもよく、バンド、ベルト、またはケーブルはこれらの２つのプーリ間で運動を伝達してもよい。バンド機構は可変伝達比を特徴としてもよい。ただし、他の任意の適切な機構を用いてもよい。第３の左側リンクは、回転関節を介して第２の左側リンクに結合してもよく、第３の左側リンクの向きを別のバンド機構によって制約してもよい。このバンド機構は、左側肘プーリと、左側手首プーリと、バンド、ベルト、またはケーブルとを備えてもよい。左側肘プーリは第１の左側リンクに接続してもよく、左側手首プーリは第３の左側リンクに取り付けてもよく、バンド、ベルト、またはケーブルはこれらの２つのプーリ間で運動を伝達してもよい。バンド機構は可変伝達比を特徴としてもよい。可変伝達比は、例えば、非円形の外形を有する少なくとも１つのプーリを用いて実現してもよい。例として、図１４Ａおよび図１４Ｂを参照すると、手首プーリは非円形の外形を特徴としてもよい。可変伝達比は、第１の左側リンクと第２の左側リンクの相対位置の関数として、第３の左側リンク（エンドエフェクタ）の向きを事前定義された方法で変更するように選択してもよい。第１の左側リンクと第２の左側リンクの相対位置は、２つのリンク間の狭角として便宜的に表現してもよい。例えば、２つのバンド機構の伝達比は、第１の左側リンクがＴ１シャフトによって駆動され、Ｔ２シャフトが静止したままである場合、事前定義された（例えば一定の）第３の左側リンク（エンドエフェクタ）の向きを保って、第３の左側リンク上の基準点（通常はエンドエフェクタの呼び中心）が事前定義された経路をたどるように選択してもよい。
例として、図１５Ａから図１５Ｃに示すように、図１０のステーションの１つへのアクセス経路として経路を選択してもよい。再び図１４Ａおよび図１４Ｂを参照すると、右側リンケージは、左側リンケージの鏡像として実質的に構成してもよい。右側リンケージは、第１の右側リンク（上腕）３２０、第２の右側リンク（前腕）３２２、および第３の右側リンク（エンドエフェクタ）３２４で構成されてもよい。第１の右側リンクは、Ｔ３シャフトに直接取り付けてもよい。第２の右側リンクは、回転関節を介して第１の右側リンクに結合し、バンド機構を用いてＴ２シャフトによって制約してもよい。このバンド機構は、第２の肩プーリと、右側肘プーリと、バンド、ベルト、またはケーブルとを備えてもよい。第２の肩プーリはＴ２シャフトに取り付けてもよく、右側肘プーリは第２のリンクに取り付けてもよく、バンド、ベルト、またはケーブルはこれらの２つのプーリ間で運動を伝達してもよい。左側リンケージと同様に、ベルト機構は可変伝達比を特徴としてもよい。ただし、他の任意の適切な機構を用いてもよい。
右側リンケージの残りの構成要素は、左側リンケージの鏡像として実質的に構成してもよく、右側リンケージの動作は、左側リンケージの動作を鏡像化したものと実質的に同等である。さらに、Ｔ１、Ｔ２、およびＴ３シャフトを同期して回転させて、アームメカニズムの向きを変更して別の組のステーションにアクセスさせてもよい。
左側リンケージは、図１５Ａから図１５Ｃにおいて左利き（肩関節から手首関節への線の左側に肘関節が位置する）、右側リンケージは、図１５Ａから図１５Ｃにおいて右利きとして示されているが、別の実施形態においてこのメカニズムは、左側リンケージは右利き、右側リンケージは左利きであるように構成してもよい。
さらに別の実施形態では、右側上腕をＴ２シャフトによって駆動してもよく、左右の前腕の向きをＴ３シャフトによって制約してもよい。
開示する態様は、半導体ウェハ加工ツールにおける並列（横方向にオフセットされた）ステーションへの、また同ステーションからの材料搬送に用いてもよい、デュアルエンドエフェクタロボットアームメカニズムにも同様に適用できる。半導体ウェハ加工ツール４１０の例示的な配置を、図１６の上面図に概略的に示している。この特定の例において、このツールは４組の並列ステーション、例えば、搬送室４１６に結合された、１組のロードロック４１２と３組のプロセスモジュールステーション４１４とを特徴とする。
図１６の例に示すように、開示しているアームメカニズムは、事前定義された経路、例えば実質的に直線の経路４１８、４２０に沿って、事前定義されたエンドエフェクタの向き、例えば直線経路４１８、４２０に沿った向きで、ツール内の各ステーションにアクセスしてもよい。
図１７は、ロボット駆動装置４５４に取り付けられた、ある実施形態による例示的なロボットアームメカニズム４５２を備えるロボット５０の側面図を示している。このアームメカニズムは、第１のリンク（上腕）４５６、第２のリンク（前腕）Ａ４５８、エンドエフェクタＡ４６０、第２のリンク（前腕）Ｂ４６２、およびエンドエフェクタＢ４６４で構成されてもよい。図１７のロボット４５０の例示的な内部機構を、図１８Ａおよび図１８Ｂに概略的に示している。このアームメカニズムは、３本の同軸シャフト、例えば外側Ｔ１シャフト４７０、Ｔ２シャフト４７２、および内側Ｔ３シャフト４７４を備える３軸スピンドル４５４によって駆動してもよい。ロボットアームメカニズムの第１のリンク４５６は、Ｔ１シャフト４７０に直接取り付けてもよい。第２のリンクＡ４５８は、回転関節（肘関節）４８０を介して第１のリンク４５６に結合し、バンド機構４８２を用いてＴ３シャフト４７４によって駆動してもよい。バンド機構４８２は、肩プーリＡ４８４と、肘プーリＡ４８６と、バンド、ベルト、またはケーブル４８８とを備えてもよい。肩プーリＡ４８４はＴ３シャフト４７４に取り付けてもよく、肘プーリＡ４８６は第２のリンクＡ４５８に取り付けてもよく、バンド、ベルト、またはケーブル４８８はこれらの２つのプーリ間で運動を伝達してもよい。このバンド機構は一定または可変の伝達比を特徴としてもよく、例えば、１：１の比率を便宜的に用いてもよい。ただし、他の任意の適切な機構を用いてもよい。同様に、第２のリンクＢ４６２は、回転関節（肘関節）４８０を介して第１のリンク４５６に結合し、バンド機構４８３を用いてＴ２シャフト４７２によって駆動してもよい。エンドエフェクタＡ４６０は、回転関節（手首関節）４９０を介して第２のリンクＡ４５８に結合してもよく、エンドエフェクタＡ４６０の向きを別のバンド機構４９２によって制約してもよい。このバンド機構は、肘プーリ４９４と、手首プーリ４９６と、バンド、ベルト、またはケーブル４９８とを備えてもよい。肘プーリ４９４は第１のリンクに接続してもよく、手首プーリ４９６はエンドエフェクタＡ４６０に接続してもよく、バンド、ベルト、またはケーブル４９８はこれらの２つのプーリ間で運動を伝達してもよい。バンド機構は可変伝達比を特徴としてもよい。可変伝達比は、例えば、非円形の外形を有する少なくとも１つのプーリを用いて実現してもよい。例として、図１８Ａおよび図１８Ｂを参照すると、手首プーリは非円形の外形を特徴としてもよい。非円形のプーリを用いるアームの例は、米国特許出願第１３／８３３，７３２号（名称「不等リンク長を有するアームを有するロボット（Robot Having Arm With Unequal Link Lengths）」、２０１３年３月１５日出願）に開示されている。この参照文献は参照することにより全体が本願に組み込まれる。非円形のプーリを用いるアームの別の例は、米国仮特許出願第６２／１３２，０６６号（名称「２自由度３リンクロボットアームメカニズム（2-Degree-of-Freedom 3-Link Robot Arm Mechanisms）」、２０１５年３月１２日出願）に開示されている。この参照文献は参照することにより全体が本願に組み込まれる。非円形のプーリを用いるアームの別の例は、米国仮特許出願第６２／１３５，４９０号（名称「２つのエンドエフェクタを備えるアームメカニズム（Arm Mechanisms with Two End Effectors）」、２０１５年３月１９日出願）に開示されている。この参照文献は参照することにより全体が本願に組み込まれる。
可変伝達比は、第１のリンク４５６と第２のリンクＡ４５８の相対位置の関数として、エンドエフェクタＡ４６０の向きを事前定義された方法で変更するように選択してもよい。例えば、図１９Ａから図１９Ｃに示すように、エンドエフェクタＡ４６０がステーションへの経路をたどるように、可変伝達比を選択してもよい。
同様に、エンドエフェクタＢ４６４は、回転関節（手首関節）５０２を介して第２のリンクＢ４６２に結合してもよく、エンドエフェクタＢ４６４の向きをさらに別のバンド機構５０４によって制約してもよい。バンド機構５０４は、肘プーリ５０６と、手首プーリ５０８と、バンド、ベルト、またはケーブル５１０とを備えてもよい。肘プーリ５０６は第１のリンク４５６に接続してもよく、手首プーリ５０８はエンドエフェクタＢ４６４に接続してもよく、バンド、ベルト、またはケーブル５１０はこれらの２つのプーリ間で運動を伝達してもよい。バンド機構は可変伝達比を特徴としてもよい。可変伝達比は、例えば、非円形の外形を有する少なくとも１つのプーリを用いて実現してもよい。例として、図１８Ａおよび図１８Ｂを参照すると、手首プーリは非円形の外形を特徴としてもよい。可変伝達比は、第１のリンクと第２のリンクＢの相対位置の関数として、エンドエフェクタＢの向きを事前定義された方法で変更するように選択してもよい。例えば、図１９Ａから図１９Ｃに示すように、エンドエフェクタＢがステーションへの経路をたどるように、可変伝達比を選択してもよい。
このロボットの典型的な動作を図１９から図２１に示している。図１９Ａから図１９Ｃは、収縮位置にあるロボット４５０が、エンドエフェクタＡによって左側ステーション５３０にアクセスし、エンドエフェクタＢによって同じステーションにアクセスしている図である。これによって、ロボットは左側ステーションにおいて迅速な材料交換を実行できる。同様に、図２０Ａから図２０Ｃは、ロボット４５０がエンドエフェクタＡおよびＢによってステーションＢ５３２にアクセスしている図である。これによって、ロボットはステーションＢにおいて迅速な材料交換を実行できる。最後に、図２１Ａから図２１Ｃは、ロボットがエンドエフェクタ４６０、４６４両方を伸長させて、左側ステーション５３０および右側ステーション５３２に同時にアクセスしてもよいことを示している。さらに、Ｔ１、Ｔ２、およびＴ３シャフトを同期して回転させて、アームメカニズムの向きを変更して別の組のステーションまたは任意の適切な場所の組合せにアクセスさせてもよい。
図１７から図２１の例において、同軸状に構成された複数の肘関節を備えるロボットアームメカニズムを示している。ただし、図２２の例示的ロボット４５０'において概略的に示すように、これらの肘関節は２つの別々の関節５４２、５４４としてオフセットされた状態５４０で構成してもよい。さらに別の例示的実施形態を、図２３Ａおよび図２３Ｂに概略的に示している。図２３Ａは、駆動装置６０２と、共通の上腕６０４と、前腕Ａ６０６と、前腕Ｂ６０８とを備えるロボット６００を示している。前腕Ａ６０６と前腕Ｂ６０８とは共通の肘６１０を有する。ここで、ロボット６００は、前腕６０８の上面に手首関節において搭載されたエンドエフェクタと、前腕６０６の上面に手首関節において搭載されたエンドエフェクタとを備える。このロボット６００は、ロボット４５０と同様の方法で駆動および利用してもよい。図２３Ｂは、駆動装置６０２と、共通の上腕６０４と、前腕Ａ６０６'と、前腕Ｂ６０８とを備えるロボット６００'を示している。前腕Ａ６０６'と前腕Ｂ６０８とは共通の肘６１０を有する。ここで、ロボット６００'は、前腕６０８の上面に手首関節において搭載されたエンドエフェクタと、前腕６０６'の下面に手首関節において搭載されたエンドエフェクタとを備える。このロボット６００'は、ロボット４５０と同様の方法で駆動および利用してもよい。
図２４は、ロボット駆動装置７０４に取り付けられた、ある実施形態によるロボットアームメカニズム７０２を備えるロボットの側面図を示している。このアームメカニズムは、リンケージＡ７０６およびリンケージＢ７０８で構成されてもよい。図２４のロボット７００の例示的な内部機構を、図２５Ａおよび図２５Ｂに概略的に示している。このアームメカニズムは、３本の同軸シャフト、例えば外側Ｔ１シャフト７１０、Ｔ２シャフト７１２、および内側Ｔ３シャフト７１４を備える３軸スピンドル７０４によって駆動してもよい。Ｔ２シャフト７１２は部分的に外側Ｔ１シャフト７１０の内部にあってもよく、内側Ｔ３シャフト７１４は部分的にＴ２シャフト７１２の内部にあってもよい。リンケージＡ７０６は、第１のリンク（上腕）７１６、第２のリンク（前腕）７１８、および第３のリンク（エンドエフェクタＡ）７２０で構成されてもよい。第１のリンクは、Ｔ３シャフト７１４に直接取り付けてもよい。第２のリンクは、回転関節７２２を介して第１のリンクに結合し、バンド機構７２４を用いてＴ２シャフト７１２によって制約してもよい。バンド機構７２４は、肩プーリと、肘プーリと、バンド、ベルト、またはケーブルとを備えてもよい。肩プーリはＴ２シャフト７１２に取り付けてもよく、肘プーリは第２のリンク７１８に取り付けてもよく、バンド、ベルト、またはケーブルはこれらの２つのプーリ間で運動を伝達してもよい。バンド機構は可変伝達比を特徴としてもよい。ただし、他の任意の適切な機構を用いてもよい。リンケージＡの第３のリンク７２０は、回転関節７２６を介して第２のリンク７１８に結合してもよく、第３のリンク７２０の向きを別のバンド機構７２８によって制約してもよい。バンド機構７２８は、右側肘プーリと、手首プーリと、バンド、ベルト、またはケーブルとを備えてもよい。右側肘プーリは第１のリンク７１６に接続してもよく、手首プーリは第３のリンク７２０に接続してもよく、バンド、ベルト、またはケーブルはこれらの２つのプーリ間で運動を伝達してもよい。バンド機構は可変伝達比を特徴としてもよい。可変伝達比は、例えば、非円形の外形を有する少なくとも１つのプーリを用いて実現してもよい。例として、図２５Ａおよび図２５Ｂを参照すると、手首プーリは非円形の外形を特徴としてもよい。可変伝達比は、第１のリンクと第２のリンクの相対位置の関数として、リンケージＡの第３のリンク（エンドエフェクタＡ）の向きを事前定義された方法で変更するように選択してもよい。第１のリンクと第２のリンクの相対位置は、２つのリンク間の狭角として便宜的に表現してもよい。例として、リンケージＡ７０６の２つのバンド機構の伝達比は、第１のリンクがＴ３シャフトによって駆動され、Ｔ２シャフトが静止したままである場合、事前定義された（例えば一定の）第３の右側リンク（エンドエフェクタＡ）の向きを保って、第３のリンク上の基準点（通常はエンドエフェクタＡの呼び中心）が事前定義された経路をたどるように選択してもよい。
例として、図２６Ａから図２６Ｃに示すように、図１６のステーションのうちのいずれかへのアクセス経路として経路を選択してもよい。再び図２５Ａおよび図２５Ｂを参照すると、リンケージＢ７０８は、第１のリンク（上腕）７３２、第２のリンク７３４（前腕）、および第３の左側リンク（エンドエフェクタＢ）７３６で構成されてもよい。第１のリンク７３２は、Ｔ１シャフト７１０に直接取り付けてもよい。第２のリンク７３４は、回転関節７３８を介して第１のリンク７３２に結合し、バンド機構７４０を用いてＴ２シャフト７１２によって制約してもよい。このバンド機構は、別の肩プーリと、肘プーリと、バンド、ベルト、またはケーブルとを備えてもよい。別の肩プーリはＴ２シャフト７１２に取り付けてもよく、肘プーリは第２のリンク７３４に取り付けてもよく、バンド、ベルト、またはケーブルはこれらの２つのプーリ間で運動を伝達してもよい。右側リンケージＡと同様に、バンド機構は可変伝達比を特徴としてもよい。ただし、他の任意の適切な機構を用いてもよい。リンケージＢの残りの構成要素は、リンケージＡと同様に構成してもよく、リンケージＢの動作は、Ｔ１シャフト７１０がＴ３シャフト７１４の役割を担うことを除いて、リンケージＡの動作と実質的に同等である。
このロボットの典型的な動作を図２６から図２８に示している。図２６Ａから図２６Ｃは、収縮位置にあるロボット７００が、エンドエフェクタＡ７２０によって左側ステーション５３２にアクセスし、エンドエフェクタＢ７３６によって同じステーションにアクセスしている図である。これによって、ロボット７００は左側ステーション５３２において迅速な材料交換を実行できる。同様に、図２７Ａから図２７Ｃは、ロボット７００がエンドエフェクタＡ７２０およびＢ７３６によってステーション５３４にアクセスしている図である。これによって、ロボットはステーション５３４において迅速な材料交換を実行できる。さらに、図２８Ａから図２８Ｃは、ロボットが両方のエンドエフェクタを伸長させて、左側ステーションおよび右側ステーションに同時にアクセスしてもよいことを示している。さらに、Ｔ１、Ｔ２、およびＴ３シャフトを同期して回転させて、アームメカニズムの向きを変更して別の組のステーションまたは任意の適切な位置にアクセスさせてもよい。
あるいは、図２９Ａおよび図２９Ｂに示すように、このアームメカニズムは、４本の同軸シャフト、例えば、図２９の例に示すような外側Ｔ１シャフト７５２、Ｔ２シャフト７５４、Ｔ３シャフト７５６、および内側Ｔ４シャフト７５８を備える４軸スピンドル７５０によって駆動してもよい。この特定の例においてＴ１シャフト７５２はリンケージＡの第１のリンク７６０に接続してもよく、Ｔ２シャフト７５４はリンケージＡの第２のリンク７６２を駆動してもよく、Ｔ３シャフト７５６はリンケージＢの第２のリンク７６４を駆動してもよく、Ｔ４シャフト７５８はリンケージＢの第１のリンク７６６に接続してもよい。ただし、４本のシャフトの任意の適切な構成を用いてもよい。
さらに別の例示的実施形態を、図３０Ａおよび図３０Ｂに概略的に示している。図３０Ａは、駆動装置７８２と、図示のように入れ子になっているアームＡ７８４とアームＢ７８６とを備えるロボット７８０を示している。ロボット７８０は、ロボット７００、７５０等と同様の特徴を有し、同様に駆動してもよい。ここで、ロボット７８０は、一方の前腕の上面に手首関節において搭載されたエンドエフェクタと、他方の前腕の上面に手首関節において搭載されたエンドエフェクタとを備える。このロボット７８０は、他のロボットと同様の方法で駆動および利用してもよい。図３０Ｂは、駆動装置７８２と、図示のように入れ子になっているアームＡ７８４'とアームＢ７８６とを備えるロボット７８０'を示している。ロボット７８０'は、ロボット７００、７５０等と同様の特徴を有し、同様に駆動してもよい。ここで、ロボット７８０'は、一方の前腕の上面に手首関節において搭載されたエンドエフェクタと、他方の前腕の下面に手首関節において搭載されたエンドエフェクタとを備える。このロボット７８０'は、他のロボットと同様の方法で駆動および利用してもよい。
開示する態様は、半導体ウェハ加工ツールにおける並列（横方向にオフセットされた）ステーションへの、また同ステーションからの材料搬送に用いてもよい、デュアルエンドエフェクタロボットアームメカニズムにも同様に適用できる。半導体ウェハ加工ツール８１０の例示的な配置を、図３１の上面図に概略的に示している。この特定の例において、このツールは４組の並列ステーション、例えば、搬送室８１６に結合された、１組のロードロック８１２と３組のプロセスモジュールステーション８１４とを特徴とする。
図３１の例に示すように、本アームメカニズムは、事前定義された経路、例えば実質的に直線の経路８１８、８２０に沿って、事前定義されたエンドエフェクタの向き、例えば直線経路８１８、８２０に沿った向きで、ツール内の各ステーションにアクセスしてもよい。
図３２は、ロボット駆動装置８５４に取り付けられた、ある実施形態による例示的なロボットアームメカニズム８５２を備えるロボット８５０の側面図を示している。このアームメカニズムは、第１のリンク（上腕）８５６、第２のリンク（前腕）Ａ８５８、エンドエフェクタＡ８６０、第２のリンク（前腕）Ｂ８６２、およびエンドエフェクタＢ８６４で構成されてもよい。図３２のロボット８５０の例示的な内部機構を、図３３Ａおよび図３３Ｂに概略的に示している。このアームメカニズムは、３本の同軸シャフト、例えば外側Ｔ１シャフト８７０、Ｔ２シャフト８７２、および内側Ｔ３シャフト８７４を備える３軸スピンドル８５４によって駆動してもよい。ロボットアームメカニズムの第１のリンク８５６は、Ｔ１シャフト８７０に直接取り付けてもよい。第２のリンクＡ８５８は、回転関節（肘関節）８８０を介して第１のリンク８５６に結合し、バンド機構８８２を用いてＴ３シャフト８７４によって駆動してもよい。バンド機構８８２は、肩プーリＡ８８４と、肘プーリＡ８８６と、バンド、ベルト、またはケーブル８８８とを備えてもよい。肩プーリＡ８８４はＴ３シャフト８７４に取り付けてもよく、肘プーリＡ８８６は第２のリンクＡ８５８に取り付けてもよく、バンド、ベルト、またはケーブル８８８はこれらの２つのプーリ間で運動を伝達してもよい。このバンド機構は一定または可変の伝達比を特徴としてもよく、例えば、１：１の比率を便宜的に用いてもよい。ただし、他の任意の適切な機構を用いてもよい。同様に、第２のリンクＢ８６２は、回転関節（肘関節）８８０を介して第１のリンク８５６に結合し、バンド機構８８３を用いてＴ２シャフト８７２によって駆動してもよい。エンドエフェクタＡ８６０は、支持構造８６１および回転関節（手首関節）８９０を介して第２のリンクＡ８５８に結合してもよい。図３２の例に示すように、支持構造８６１は、第２のリンクＡ８５８の下で回転関節８９０に取り付けてもよく、動作中に、例えば、第２のリンクＡ８５８および第２のリンクＢ８６２との機械的干渉を避けるような形状であってもよい。支持構造８６１は、エンドエフェクタＡ８６０または回転関節８９０と統合された、あるいは他の任意の適切な方法で実装された、１つまたは複数の構成要素によって形成されてもよい。エンドエフェクタＡ８６０の向きは、バンド機構８９２によって制約してもよい。このバンド機構は、肘プーリ８９４と、手首プーリ８９６と、バンド、ベルト、またはケーブル８９８とを備えてもよい。肘プーリ８９４は第１のリンクに接続してもよく、手首プーリ８９６はエンドエフェクタＡ８６０を備える支持構造８６１に接続してもよく、バンド、ベルト、またはケーブル８９８はこれらの２つのプーリ間で運動を伝達してもよい。バンド機構は可変伝達比を特徴としてもよい。可変伝達比は、例えば、非円形の外形を有する少なくとも１つのプーリを用いて実現してもよい。例として、図３３Ａおよび図３３Ｂを参照すると、手首プーリは非円形の外形を特徴としてもよい。非円形のプーリを用いるアームの例は、米国特許出願第１３／８３３，７３２号（名称「不等リンク長を有するアームを有するロボット（Robot Having Arm With Unequal Link Lengths）」、２０１３年３月１５日出願）に開示されている。この参照文献は参照することにより全体が本願に組み込まれる。非円形のプーリを用いるアームの別の例は、米国仮特許出願第６２／１３２，０６６号（名称「２自由度３リンクロボットアームメカニズム（2-Degree-of-Freedom 3-Link Robot Arm Mechanisms）」、２０１５年３月１２日出願）に開示されている。この参照文献は参照することにより全体が本願に組み込まれる。非円形のプーリを用いるアームの別の例は、米国仮特許出願第６２／１３５，４９０号（名称「２つのエンドエフェクタを備えるアームメカニズム（Arm Mechanisms with Two End Effectors）」、２０１５年３月１９日出願）に開示されている。この参照文献は参照することにより全体が本願に組み込まれる。非円形のプーリを用いるアームの別の例は、米国仮特許出願第６２／１３７，４５８号（名称「２つのエンドエフェクタを備えるロボットアームメカニズム（Robot Arm Mechanisms with Two End Effectors）」、２０１５年３月２４日出願）に開示されている。この参照文献は参照することにより全体が本願に組み込まれる。
可変伝達比は、第１のリンク８５６と第２のリンクＡ８５８の相対位置の関数として、エンドエフェクタＡ８６０の向きを事前定義された方法で変更するように選択してもよい。例えば、図３４Ａから図３４Ｃに示すように、エンドエフェクタＡ８６０がステーションへの経路をたどるように、可変伝達比を選択してもよい。エンドエフェクタＢ８６４は、回転関節（手首関節）９０２を介して第２のリンクＢ８６２に結合してもよく、エンドエフェクタＢ８６４の向きをさらに別のバンド機構９０４によって制約してもよい。バンド機構９０４は、肘プーリ９０６と、手首プーリ９０８と、バンド、ベルト、またはケーブル９１０とを備えてもよい。肘プーリ９０６は第１のリンク８５６に接続してもよく、手首プーリ９０８はエンドエフェクタＢ８６４に接続してもよく、バンド、ベルト、またはケーブル９１０はこれらの２つのプーリ間で運動を伝達してもよい。バンド機構は可変伝達比を特徴としてもよい。可変伝達比は、例えば、非円形の外形を有する少なくとも１つのプーリを用いて実現してもよい。例として、図３３Ａおよび図３３Ｂを参照すると、手首プーリは非円形の外形を特徴としてもよい。
可変伝達比は、第１のリンクと第２のリンクＢの相対位置の関数として、エンドエフェクタＢの向きを事前定義された方法で変更するように選択してもよい。例えば、図３４Ａから図３４Ｃに示すように、エンドエフェクタＢがステーションへの経路をたどるように、可変伝達比を選択してもよい。このロボットの典型的な動作を図３４および図３５に示している。図３４Ａから図３４Ｃは、左側ステーション５３０の前において収縮位置にあるロボット８５０が、エンドエフェクタＡによって左側ステーション５３０にアクセスし、エンドエフェクタＢによって同じステーションにアクセスしている図である。これによって、ロボットは左側ステーションにおいて迅速な材料交換を実行できる。さらに図３４Ａから図３４Ｃを参照すると、エンドエフェクタＡ８６０を、所望の経路、例えば実質的に直線の経路８２０に沿って、左側ステーション５３０へと伸長させてもよい。これは、Ｔ３シャフト８７４を時計回りに回転させ、Ｔ１シャフト８７０の回転をＴ３シャフト８７４の回転と協調させることで、エンドエフェクタＡ８６０が所望の直線経路８２０をたどるようにして行う。同時に、Ｔ２シャフト８７２をＴ１シャフト８７０と同期して回転させることで、エンドエフェクタＢ８６４が第２のリンクＢ８６２上で折り畳まれたままにしてもよい。同様に、エンドエフェクタＡ８６０を、所望の経路、例えば実質的に直線の同じ経路８２０に沿って、左側ステーション５３０から収縮させてもよい。これは、Ｔ３シャフト８７４を反時計回りに回転させ、Ｔ１シャフト８７０の回転をＴ３シャフト８７４の回転と協調させることで、エンドエフェクタＡ８６０が所望の直線経路８２０をたどるようにして行う。ここでも、Ｔ２シャフト８７２をＴ１シャフト８７０と同期して回転させることで、エンドエフェクタＢ８６４が第２のリンクＢ８６２上で折り畳まれたままにしてもよい。次に、エンドエフェクタＢ８６４を、所望の経路、例えば実質的に直線の経路８２０に沿って、左側ステーション５３０へと伸長させてもよい。これは、Ｔ２シャフト８７２を時計回りに回転させ、Ｔ１シャフト８７０の回転をＴ２シャフト８７２の回転と協調させることで、エンドエフェクタＢ８６４が所望の直線経路８２０をたどるようにして行う。同時に、Ｔ３シャフト８７４をＴ１シャフト８７０と同期して回転させることで、エンドフェクタＡ８６０が第２のリンクＡ８５８上で折り畳まれたままにしてもよい。さらに、エンドエフェクタＢ８６４を、所望の経路、例えば実質的に直線の同じ経路８２０に沿って、左側ステーション５３０から収縮させてもよい。これは、Ｔ２シャフト８７２を反時計回りに回転させ、Ｔ１シャフト８７０の回転をＴ２シャフト８７２の回転と協調させることで、エンドエフェクタＢ８６４が所望の直線経路８２０をたどるようにして行う。ここでも、Ｔ３シャフト８７４をＴ１シャフト８７０と同期して回転させることで、エンドエフェクタＡ８６０が第２のリンクＡ８５８上で折り畳まれたままにしてもよい。さらに、Ｔ１、Ｔ２、およびＴ３シャフトを同期して回転させて、アームメカニズムの向きを変更して別の場所、例えば右側ステーション５３２にアクセスさせてもよい。
図３５Ａから図３５Ｃは、ロボット８５０がエンドエフェクタＡおよびＢによって右側ステーション５３２にアクセスしている図である。これによって、ロボットは右側ステーション５３２において迅速な材料交換を実行できる。図３５Ａから図３５Ｃにおいて、エンドエフェクタＡ８６０を、所望の経路、例えば実質的に直線の経路８１８に沿って、右側ステーション５３２へと伸長させてもよい。これは、Ｔ３シャフト８７４を反時計回りに回転させ、Ｔ１シャフト８７０の回転をＴ３シャフト８７４の回転と協調させることで、エンドエフェクタＡ８６０が所望の直線経路８１８をたどるようにして行う。同時に、Ｔ２シャフト８７２をＴ１シャフト８７０と同期して回転させることで、エンドエフェクタＢ８６４が第２のリンクＢ８６２上で折り畳まれたままにしてもよい。同様に、エンドエフェクタＡ８６０を、所望の経路、例えば実質的に直線の同じ経路８１８に沿って、右側ステーション５３２から収縮させてもよい。これは、Ｔ３シャフト８７４を時計回りに回転させ、Ｔ１シャフト８７０の回転をＴ３シャフト８７４の回転と協調させることで、エンドエフェクタＡ８６０が所望の直線経路８１８をたどるようにして行う。ここでも、Ｔ２シャフト８７２をＴ１シャフト８７０と同期して回転させることで、エンドエフェクタＢ８６４が第２のリンクＢ８６２上で折り畳まれたままにしてもよい。次に、エンドエフェクタＢ８６４を、所望の経路、例えば実質的に直線の経路８１８に沿って、右側ステーション５３２へと伸長させてもよい。これは、Ｔ２シャフト８７２を反時計回りに回転させ、Ｔ１シャフト８７０の回転をＴ２シャフト８７２の回転と協調させることで、エンドエフェクタＢ８６４が所望の直線経路８１８をたどるようにして行う。同時に、Ｔ３シャフト８７４をＴ１シャフト８７０と同期して回転させることで、エンドエフェクタＡ８６０が第２のリンクＡ８５８上で折り畳まれたままにしてもよい。さらに、エンドエフェクタＢ８６４を、所望の経路、例えば実質的に直線の同じ経路８１８に沿って、右側ステーション５３２から収縮させてもよい。これは、Ｔ２シャフト８７２を時計回りに回転させ、Ｔ１シャフト８７０の回転をＴ２シャフト８７２の回転と協調させることで、エンドエフェクタＢ８６４が所望の直線経路８１８をたどるようにして行う。ここでも、Ｔ３シャフト８７４をＴ１シャフト８７０と同期して回転させることで、エンドエフェクタＡ８６０が第２のリンクＡ８５８上で折り畳まれたままにしてもよい。
図３４および図３５の動作および運動は例であり、アームメカニズムは他の所望の動作および適切な運動を行ってもよい。例えば、シャフト８７０、８７２、および８７４のいくつかまたは全ての回転は、他のエンドエフェクタ、例えばエンドエフェクタＢ８６４の伸長および収縮中に、収縮したエンドエフェクタ、例えばエンドエフェクタＡ８６０の運動量が最小になるように定義し協調させてもよい。別の例として、なめらかな運動経路を達成し、運動の全体的な所要時間を短縮するために、伸長、収縮、回転等の個々の動きを融合および／または重複させてもよい。
図３２および図３３の例は、第２のリンクＡ８５８の下で回転関節８９０に支持構造８６１が取り付けられているロボットアームメカニズムを示している。ただし支持構造８６１は、図３６に概略的に示すように、第２のリンクＡ８５８の上で回転関節８９０に取り付けられてもよい。図３６の例示的実施形態の例示的な内部機構を、図３７Ａおよび図３７Ｂに概略的に示している。あるいは、支持構造８６１は任意の適切な方法で回転関節９０に取り付けてもよく、任意の適切な形状を有してもよい。
図３２から図３７の例は、同じ長さの第２のリンクＡ８５８と第２のリンクＢ８６２を備えるロボットアームメカニズムを示している。ただし、第２のリンクＡ８５８と第２のリンクＢ８６２の全体長および関節間長さは、任意の適切な長さであってもよい。同様に、図３２から図３７の例においてエンドエフェクタＡ８６０とエンドエフェクタＢ８６４は同じ長さで示されているが、これらのエンドエフェクタは任意の適切な長さであってもよい。
図３２から図３７の例示的な実施形態はバンド機構８８２および８８３を備えているが、一定または可変の伝達比を有する他の任意の適切な単数段または複数段の伝達機構を用いてもよい。これにはチェーンや歯車が含まれるが、それらに限定されない。同様に、チェーンや歯車等の、適切な可変伝達比を有する他の任意の適切な単数段または複数段の伝達機構を、バンド機構８９２および９０４の代わりに採用してもよい。さらに、本明細書で開示する任意の実施形態において、歯車と同様にチェーンを（例えば、バンド、ベルト、またはケーブルの代わりにまたはそれらと組み合わせて）用いてもよい。
図３６および図３７に示す適切な機構の一例では、ロボット８５０'は、ブリッジを有するエンドエフェクタ８６０'を備えている。このブリッジは、図３２に示すように手首関節の下面ではなく、手首関節の上面に取り付けられている。図３８Ａおよび図３８Ｂに示す別の適切な機構の例では、ロボット８５０''はオフセットされた肩関節８９７、８９９を備えている。
半導体ウェハ加工ツール１０１０の例示的な配置を、図３９の上面図に概略的に示している。この例において、このツールは４組の並列ステーション１０１２、例えば、搬送室１０１４に結合された、１組のロードロックと３組のプロセスモジュールステーション１０１２とを特徴とする。図４０は、ロボット駆動装置１０５６に取り付けられた、例示的な２自由度３リンクロボットアームメカニズム１０５４を備えるロボット１０５０の側面図を示している。アームメカニズム１０５４は、第１のリンク（上腕）１０５８、第２のリンク（前腕）１０６０、および第３のリンク（エンドエフェクタ）１０６２で構成されてもよい。図４０のロボット１０５０の例示的な内部機構を、図４１Ａおよび図４１Ｂに概略的に示している。このアームメカニズムは、２本の同軸シャフト、例えば外側Ｔ１シャフト１０６６および内側Ｔ２シャフト１０６８を備える２軸スピンドル１０６４によって駆動してもよい。図４１Ａおよび図４１Ｂに示すように、エンドエフェクタ１０６２の向きは、バンド機構１０６８によって制約してもよい。バンド機構１０６８は、肘プーリ１０７０と、手首プーリ１０７２と、バンド、ベルト、またはケーブルとを備えてもよい。肘プーリ１０７０は第１のリンク１０５８に接続してもよく、手首プーリ１０７２はエンドエフェクタ１０６２に接続してもよく、バンド、ベルト、またはケーブルはこれらの２つのプーリ間で運動を伝達してもよい。バンド機構は可変伝達比を特徴としてもよい。可変伝達比は、例えば、非円形の外形を有する少なくとも１つのプーリを用いて実現してもよい。例として、図４１Ａおよび図４１Ｂを参照すると、手首プーリ１０７２は非円形の外形を特徴としてもよく、肘プーリ１０７０は実質的に円形の外形を有してもよい。可変伝達比は、第１のリンクと第２のリンクの相対位置の関数として、エンドエフェクタの向きを事前定義された方法で変更するように選択してもよい。例えば、図３９に示すように、エンドエフェクタがステーションへの経路をたどるように、可変伝達比を選択してもよい。
前述のような機能を提供する可変伝達比を有する例示的な機構について説明する。例として、図４２Ａから図４５を参照されたい。アームメカニズムの適切な幾何形状、すなわち関節間リンク長およびエンドエフェクタ長は、ステーションの場所、エンドエフェクタに必要とされるリーチ、および作業空間内の制約や障害物（これによって、収縮姿勢のアームメカニズムの許容旋回半径を決定してもよい）から便宜的に求めてもよい。
第３のリンク１０６２の例示的な長さを決定するには、以下のように行う。第３のリンクの長さ、すなわちＬ３は、手首関節１０８０の回転軸と、第３のリンク上の基準点１０８２（通常はエンドエフェクタの呼び中心）との間の距離として便宜的に定義してもよい。エンドエフェクタがステーションへと伸長する際、事実上３つの制約がある。すなわち、１）第３のリンク上の基準点（通常はエンドエフェクタの呼び中心）の位置が、ステーションの場所と実質的に整列している必要がある、２）エンドエフェクタが所望の向きになっている必要がある、例えば、ステーションへのアクセス経路に沿った直線方向を指していてもよい、３）手首関節が、ステーションへの経路上の障害物と衝突しないように、十分に後退している必要がある。前述の制約は、例えば制約に従う最小値として、第３のリンク（エンドエフェクタ）の長さの決定に用いてもよい。例として、以下の式を用いてもよい。
Figure 2018512730
ここで、ＸｓｔｎおよびＹｓｔｎはそれぞれ、ロボットを中心とするデカルト座標系（すなわち、ロボット中心（肩関節）が（０，０））におけるステーションの場所のｘ軸オフセットおよびｙ軸オフセットであり、Ｒｓは、収縮したロボットアームメカニズムが自由に回転可能な円形空間を定義する、許容旋回半径Ｒｓである。
第２のリンクの例示的な長さを決定するには、以下のように行う。第２のリンクの関節間長さ、すなわちＬ２は、肘関節の回転軸と、手首関節の回転軸との間の距離として定義してもよい。図３９の例示的配置のように、複数組の並列ステーションを備える半導体ウェハ加工ツールの場合、前腕の長さを、並列ステーションの対称軸からのステーションの場所のオフセット、すなわちステーションの場所間の距離の半分と同じ、または必要な場合はそれより長くなるように、便宜的に選択してもよい。
Figure 2018512730
アームメカニズムのエンドエフェクタが、肘関節を伸長させすぎることなく、必要とされるステーションへの伸長を達成するには、Ｌ２をＸｓｔｎより大きくする必要がある場合がある。
第１のリンクの例示的な長さを決定するには、以下のように行う。第１のリンクの関節間長さ、すなわちＬ１は、肩関節の回転軸と、肘関節の回転軸との間の距離として定義してもよい。Ｌ２およびＬ３の値を与えて、例えば、アームメカニズムが収縮したときに許容旋回半径内に収まるように、第１のリンクの長さを決定してもよい。
Figure 2018512730
ここで、Ｒｗは、エンドエフェクタによって搬送されるウェハ等の円形ペイロードの半径である。
例として、ｘ軸オフセットＸｓｔｎを３８８．６ｍｍ、ｙ軸オフセットＹｓｔｎを１，０３０．２ｍｍとして、ステーションの場所を選択してもよい。収縮したロボットアームメカニズムが自由に回転可能な円形空間を定義する許容旋回半径Ｒｓは、例えば６０５．８ｍｍとして選択してもよい。アームメカニズムによって搬送されるペイロードは、例えば、半径Ｒｗが１５０ｍｍである円形ウェハであってもよい。前述の例示的な指針に基づいて、適切な例示的アームメカニズムの幾何形状、すなわち関節間リンク長およびエンドエフェクタ長は、Ｌ３＝５６５．５ｍｍ、Ｌ２＝３９７．６ｍｍ＞Ｘｓｔｎ＝３８８．６ｍｍ、およびＬ１＝２８７．９ｍｍのように決定してもよい。
図４０および図４１に示す例示的なアームメカニズムについて考える。このアームメカニズムでは、エンドエフェクタの向きを、例えば、円形肘プーリおよび非円形手首プーリを備えるバンド機構によって制約してもよい。前述の例示的なステーションの場所およびアームメカニズムの幾何形状を想定すると、手首プーリは、図４２Ａの線１１０２によって示す外形を有してもよい（明確さのために、同図では外形の半分を示している）。第３のリンク（エンドエフェクタ）に対する手首プーリの相対的な向きを実線矢印１１０４で示している。矢印１１０４は、手首関節の軸（中心）から第３のリンクの縦軸に沿ってエンドエフェクタの中心を指している。比較のために、円形肘を線１１０６によって示している。
図４２Ｂから図４２Ｅは、図４２Ａに従って定義された手首プーリ外形を有する、前述の例示的なアームメカニズムのエンドエフェクタ１０６２の向きを、第１のリンク１０５８に対する第２のリンク１０６０の相対角度（すなわち、第１のリンクと第２のリンク間の相対角度）の関数として制約する方法を示している。
図４３は、前述のプーリの外形例と同じアーム幾何形状に用いてもよく、同じまたは類似の運動をもたらすであろうプーリの外形を示している。ここで、エンドエフェクタの向き１１２０は黒い矢印で示され、肘プーリの外形１１２４および手首プーリの外形１１２２は非円形として示されている。
２つの非円形プーリを用いてエンドエフェクタの向きを制約するバンド、ベルト、またはケーブル機構を設けてもよい。例えば、この機構は単一エンドエフェクタ構成（図４２Ａから図４２Ｅ等）と２エンドエフェクタ構成（図３２および図３６等）の両方に適用してもよく、この場合、実質的に同じ運動力学が全てのものに適用されてもよい。この追加の例において、上腕に接続された肘プーリは非円形であり、エンドエフェクタに接続された手首プーリも非円形である。これは、肘プーリが円形であり、手首プーリが非円形である特別な場合のプーリ外形例に対する代替として設けてもよい。例として、各プーリの外形を図４３に示している。図４２Ａと同様に、各非円形プーリの半分のみを示している。ここで、各外形は、前述の非円形プーリの例と同じアーム幾何形状（リンク長さ）に対して生成されたものである。
図４４に、ロボットアームメカニズムのエンドエフェクタが直線経路に沿って前述の例示的ステーションへと伸長する際の、ロボットアームメカニズムの段階的な運動の例を示している。ロボットアームメカニズムのエンドエフェクタに図４４の例示的運動をさせるには、ロボット駆動装置のシャフトを図４５のグラフ１１５０に示すように駆動してもよい。グラフ１１５０は、経時的なＴ１シャフト位置１１５２および経時的なＴ２シャフト位置１１５４を示している。
図４６に、エンドエフェクタが、今回は共通の経由点１２０４の周囲で融合する２つのセグメント１２００、１２０２によって形成される経路に沿って同じ例示的ステーションへと伸長する際の、ロボットアームメカニズムの段階的な運動の別の例を示している。図４６の例示的運動を達成するには、ロボット駆動装置のシャフトを図４７のグラフ１２５０に示すように回転させてもよい。グラフ１２５０は、経時的なＴ１シャフト位置１２５２および経時的なＴ２シャフト位置１２５４を示している。
図４５および図４７において、ロボット駆動装置のシャフトの角度のゼロ点は、次のように定義する。アームメカニズムが折り畳み姿勢（収縮姿勢）で、第３のリンク（エンドエフェクタ）がｘ軸に沿っている（すなわち３時の方向を指している）とき、Ｔ１シャフトの角度は０度であり、Ｔ２シャフトの角度は１８０度である。このとき、第１のリンクの角度は０度であり、第２のリンクの角度は１８０度であり、第３のリンク（エンドエフェクタ）の角度は０度である。
図４８は、ロボット駆動装置１３１２に取り付けられた、２つのエンドエフェクタを備える例示的なロボットアームメカニズム１３１０を備える、ロボット１３００の側面図を示している。このアームメカニズムは、第１のリンク１３１４（上腕）、第２のリンク１３１６（前腕）Ａ、第３のリンク１３１８（エンドエフェクタ）Ａ、第２のリンク１３２０（前腕）Ｂ、および第３のリンク１３２２（エンドエフェクタ）Ｂで構成されてもよい。
図４８のロボットの例示的な内部機構を、図４９Ａおよび図４９Ｂに概略的に示している。このアームメカニズムは、３本の同軸シャフト、例えば外側Ｔ１シャフト１３４０、Ｔ２シャフト１３４２、および内側Ｔ３シャフト１３４４を備える３軸スピンドルによって駆動してもよい。いくつかの実施形態において、Ｔ２シャフト１３４２は部分的に外側Ｔ１シャフト１３４０の内部にあってもよく、内側Ｔ３シャフト１３４４は部分的にＴ２シャフト１３４２の内部にあってもよい。エンドエフェクタＡの向きは、バンド機構によって制約してもよい。このバンド機構は、肘プーリと、手首プーリと、バンド、ベルト、またはケーブルとを備えてもよい。肘プーリは第１のリンクに接続してもよく、手首プーリはエンドエフェクタＡを備える支持構造に接続してもよく、バンド、ベルト、またはケーブルはこれらの２つのプーリ間で運動を伝達してもよい。バンド機構は可変伝達比を特徴としてもよい。可変伝達比は、例えば、非円形の外形を有する少なくとも１つのプーリを用いて実現してもよい。例として、図４９を参照すると、手首プーリは非円形の外形を特徴としてもよく、肘プーリは実質的に円形の外形を有してもよい。同様に、エンドエフェクタＢの向きは、別のバンド機構によって制約してもよい。このバンド機構は、肘プーリと、手首プーリと、バンド、ベルト、またはケーブルとを備えてもよい。肘プーリは第１のリンクに接続してもよく、手首プーリはエンドエフェクタＢに接続してもよく、バンド、ベルト、またはケーブルはこれらの２つのプーリ間で運動を伝達してもよい。ここでも、バンド機構は可変伝達比を特徴としてもよい。可変伝達比は、例えば、非円形の外形を有する少なくとも１つのプーリを用いて実現してもよい。例として、図４９Ａおよび図４９Ｂを参照すると、手首プーリは非円形の外形を特徴としてもよく、肘プーリは実質的に円形の外形を有してもよい。可変伝達比は、第１のリンクと、対応する第２のリンクとの相対位置の関数として、２つのエンドエフェクタ各々の向きを事前定義された方法で変更するように選択してもよい。例えば、図３９に示すように、エンドエフェクタがステーションへの経路をたどるように、可変伝達比を選択してもよい。例を以下に示す。
図４８および図４９のアームメカニズムの適切な幾何形状、すなわち関節間リンク長およびエンドエフェクタ長は、図４０の例示的な２自由度３リンクロボットアームメカニズムに関する前述の指針と同じものに基づいて決定してもよい。
同様に、図４０および図４１に示す例示的なアームメカニズムについて考える。このアームメカニズムでは、エンドエフェクタの向きを、例えば、円形肘プーリおよび非円形手首プーリを備えるバンド機構によって制約してもよい。前に選択した例示的なステーションの場所およびアームメカニズムの幾何形状を想定すると（Ｘｓｔｎ＝３８８．６ｍｍ、Ｙｓｔｎ＝１，０３０．２ｍｍ、Ｌ１＝２８７．９ｍｍ、Ｌ２Ａ＝Ｌ２Ｂ＝Ｌ２＝３９７．６ｍｍ、およびＬ３Ａ＝Ｌ３Ｂ＝Ｌ３＝５６５．５ｍｍ）、図４０に関して前に説明した同じ外形を、２つの手首プーリに用いてもよい。
図５０に、エンドエフェクタＡが直線経路１４４０に沿って前述の例示的ステーションへと伸長する際の、ロボットアームメカニズムの段階的な運動の例を示している。この特定の例において、エンドエフェクタＢおよび第２のリンクＢは、ロボットアームメカニズムの許容旋回半径内に留まるように、第１のリンクの上に折り畳まれたままになっている。ロボットアームメカニズムに図５０の例示的運動をさせるには、ロボット駆動装置のシャフトを図５１のグラフ１４９０に示す例示的な運動プロファイルに従って駆動してもよい。グラフ１４９０は、経時的なＴ１シャフト位置１４９２、経時的なＴ２シャフト位置１４９４、および経時的なＴ３シャフト位置１４９６を示している。
図５２に、エンドエフェクタＡが、今回は共通の経由点１５４４の周囲で融合する２つのセグメント１５４０、１５４２によって形成される経路に沿って同じ例示的ステーションへと伸長する際の、ロボットアームメカニズムの段階的な運動の別の例を示している。この例において、第２のリンクＢ、したがってエンドエフェクタＢの運動は、エンドエフェクタＢ上で搬送されるペイロードの運動の範囲を制限するように制御される。図５２の例示的運動を達成するには、ロボット駆動装置のシャフトを図５３のグラフ１６４０に示すように回転させてもよい。グラフ１６４０は、経時的なＴ１シャフト位置１６４２、経時的なＴ２シャフト位置１６４４、および経時的なＴ３シャフト位置１６４６を示している。
図５１および図５３において、ロボット駆動装置のシャフトの角度のゼロ点は、次のように定義する。アームメカニズムが折り畳み姿勢（収縮姿勢）で、第３のリンク（エンドエフェクタ）ＡおよびＢがｘ軸に沿っている（すなわち３時の方向を指している）とき、Ｔ１シャフトの角度は０度であり、Ｔ２シャフトおよびＴ３シャフトの角度は１８０度である。このとき、第１のリンクの角度は０度であり、第２のリンクＡおよびＢの角度は１８０度であり、第３のリンク（エンドエフェクタ）ＡおよびＢの角度は０度である。
一態様では、装置は駆動装置とロボットアームとを備える。前記駆動装置は、第１の回転軸周りに回転可能な第１の駆動軸と、第２の回転軸周りに回転可能な第２の駆動軸とを備え、前記第２の駆動軸は、前記第１の駆動軸と同軸であり、部分的に前記第１の駆動軸の内部にあり、前記第１の駆動軸内で軸方向に回転可能である。前記ロボットアームは、前記第１の駆動軸において前記駆動装置に接続される上腕と、前記上腕に結合される前腕と、前記前腕に結合されるエンドエフェクタと、を備え、前記前腕は、第１の回転関節において前記上腕に結合され、前記第１の回転関節周りに回転可能であり、前記第１の回転関節は、前記第２の駆動軸に結合される第１のバンド機構によって駆動可能であり、前記エンドエフェクタは、第２の回転関節において前記前腕に結合され、前記第２の回転関節周りに回転可能であり、前記第２の回転関節は、前記第１の回転関節に結合される第２のバンド機構によって駆動可能である。前記第２のバンド機構は、可変伝達比を提供するように構成される。
別の態様では、前記第１のバンド機構は、前記第２の駆動軸に取り付けられる肩プーリと、前記前腕に結合される第１の肘プーリと、前記肩プーリと前記第１の肘プーリとの間に配置され前記肩プーリと前記第１の肘プーリとの間で運動を伝達するバンド、ベルト、またはケーブルとを備える。
別の態様では、前記第２のバンド機構は、前記上腕に結合される第２の肘プーリと、前記エンドエフェクタに結合される手首プーリと、前記第２の肘プーリと前記手首プーリとの間に配置され前記第２の肘プーリと前記手首プーリとの間で運動を伝達するバンド、ベルト、またはケーブルとを備える。
別の態様では、前記第２の肘プーリと前記手首プーリの少なくとも１つは、非円形の外形を有し、前記可変伝達比を提供する。
別の態様では、前記可変伝達比は、前記上腕および前記前腕の相対位置の関数として、前記エンドエフェクタの向きを事前定義された方法で変更するように選択される。
別の態様では、前記第１の駆動軸と前記第２の駆動軸の１つ以上は、前記ロボットアームの垂直移動を容易にするために軸方向に移動可能である。
別の態様では、装置は駆動装置とロボットアームとを備える。前記駆動装置は、第１の回転軸周りに回転可能な第１の駆動軸と、第２の回転軸周りに回転可能な第２の駆動軸と、第３の回転軸周りに回転可能な第３の駆動軸とを備え、前記第２の駆動軸は、前記第１の駆動軸と同軸であり、部分的に前記第１の駆動軸の内部にあり、前記第１の駆動軸内で軸方向に回転可能であり、前記第３の駆動軸は、前記第２の駆動軸と同軸であり、部分的に前記第２の駆動軸の内部にあり、前記第２の駆動軸内で軸方向に回転可能である。前記ロボットアームは、前記第１の駆動軸において前記駆動装置に接続される上腕と、前記上腕に結合される前腕と、前記前腕に結合される第１のエンドエフェクタと第２のエンドエフェクタと、を備え、前記前腕は、第１の回転関節において前記上腕に結合され、前記第１の回転関節周りに回転可能であり、前記第１の回転関節は、単数段バンド機構によって駆動可能であり、前記単数段バンド機構は、前記第３の駆動軸によって駆動可能な第１の肩プーリと、前記第１の回転関節を部分的に形成する第１の肘プーリと、前記第１の肩プーリと前記第１の肘プーリとの間で運動を伝達するように構成されるバンド、ベルト、またはケーブルとを備え、前記第１のエンドエフェクタと前記第２のエンドエフェクタは、第２の回転関節において前記前腕に結合され、前記第１のエンドエフェクタと前記第２のエンドエフェクタの向きは、２段バンド機構を介して制御される。前記２段バンド機構の第１段は、前記第２の駆動軸によって駆動可能な第２の肩プーリと、前記第１の回転関節を部分的に形成する第２の肘プーリと、前記第２の肩プーリと前記第２の肘プーリとの間で運動を伝達するように構成される上部バンド、ベルト、またはケーブルとを備える。前記２段バンド機構の第２段は、前記第２の肘プーリに結合される第３の肘プーリと、前記第１のエンドエフェクタに結合される第１の手首プーリと、前記第３の肘プーリと前記第１の手首プーリとの間で運動を伝達するように構成される第１の下部バンド、ベルト、またはケーブルとを備え、前記２段バンド機構の第２段は、前記第２の肘プーリに結合される第４の肘プーリと、前記第２のエンドエフェクタに結合される第２の手首プーリと、前記第４の肘プーリと前記第２の手首プーリとの間で運動を伝達するように構成される第２の下部バンド、ベルト、またはケーブルとをさらに備える。前記第１の肩プーリと前記第１の肘プーリとの間の運動、前記第２の肩プーリと前記第２の肘プーリとの間の運動、前記第３の肘プーリと前記第１の手首プーリとの間の運動、および前記第４の肘プーリと前記第２の手首プーリとの間の運動の少なくとも１つは、可変伝達比で行われる。
別の態様では、前記第３の肘プーリと前記第１の手首プーリの少なくとも１つは、非円形の外形を有し、前記２段バンド機構に前記可変伝達比を提供する。
別の態様では、前記第４の肘プーリと前記第２の手首プーリの少なくとも１つは、非円形の外形を有し、前記２段バンド機構に前記可変伝達比を提供する。
別の態様では、前記第１の下部バンド、ベルト、またはケーブルと、前記第２の下部バンド、ベルト、またはケーブルとの少なくとも１つは交差状に構成される。
別の態様では、前記可変伝達比は、前記上腕、前記前腕、および前記第２の駆動軸の相対位置の関数として、前記第１のエンドエフェクタおよび前記第２のエンドエフェクタの向きを事前定義された方法で変更するように選択される。
別の態様では、前記第１の回転関節は、前記第１の肩プーリから前記第１の手首プーリへと延在する想像線の右側と、前記第１の肩プーリから前記第１の手首プーリへと延在する想像線の左側とのいずれかにある。
別の態様では、装置は駆動装置と、第１のロボットアームと、第２のロボットアームとを備える。前記駆動装置は、第１の回転軸周りに回転可能な第１の駆動軸と、第２の回転軸周りに回転可能な第２の駆動軸と、第３の回転軸周りに回転可能な第３の駆動軸とを備え、前記第２の駆動軸は、前記第１の駆動軸と同軸であり、部分的に前記第１の駆動軸の内部にあり、前記第１の駆動軸内で軸方向に回転可能であり、前記第３の駆動軸は、前記第２の駆動軸と同軸であり、部分的に前記第２の駆動軸の内部にあり、前記第２の駆動軸内で軸方向に回転可能である。前記第１のロボットアームは、前記第１の駆動軸において前記駆動装置に接続される第１の上腕と、前記第１の上腕に結合される第１の前腕と、前記第１の前腕に結合される第１のエンドエフェクタと、を備え、前記第１の前腕は、第１の回転関節において前記第１の上腕に結合され、前記第１の回転関節は、第１のバンド機構を用いて前記第２の駆動軸によって駆動可能であり、前記第１のエンドエフェクタは、第３の回転関節において前記第１の前腕に結合され、前記第３の回転関節は、第３のバンド機構を用いて前記第１の回転関節によって駆動可能である。前記第２のロボットアームは、前記第３の駆動軸において前記駆動装置に接続される第２の上腕と、前記第２の上腕に結合される第２の前腕と、前記第２の前腕に結合される第２のエンドエフェクタと、を備え、前記第２の前腕は、第２の回転関節において前記第２の上腕に結合され、前記第２の回転関節は、第２のバンド機構を用いて前記第２の駆動軸によって駆動可能であり、前記第２のエンドエフェクタは、第４の回転関節において前記第２の前腕に結合され、前記第４の回転関節は、第４のバンド機構を用いて前記第２の回転関節によって駆動可能である。前記第１のバンド機構、前記第２のバンド機構、前記第３のバンド機構、および前記第４のバンド機構の少なくとも１つは、可変伝達比を有する。
別の態様では、前記第１のバンド機構は、前記第１の駆動軸に取り付けられる第１の肩プーリと、前記第１の前腕に取り付けられる第１の肘プーリと、前記第１の肩プーリと前記第１の肘プーリとの間で運動を伝達するように構成される第１のバンド、ベルト、またはケーブルとを備える。
別の態様では、前記第１の肩プーリと前記第１の肘プーリの少なくとも１つは、非円形の外形を有し、前記第１のバンド機構に前記可変伝達比を提供する。
別の態様では、前記第３のバンド機構は、前記第１の肘プーリと共に動作可能な第２の肘プーリと、前記第１のエンドエフェクタに結合される第１の手首プーリと、前記第２の肘プーリと前記第１の手首プーリとの間で運動を伝達するように構成される第３のバンド、ベルト、またはケーブルとを備える。
別の態様では、前記第２の肘プーリと前記第１の手首プーリの少なくとも１つは、非円形の外形を有し、前記第３のバンド機構に前記可変伝達比を提供する。
別の態様では、前記第２のバンド機構は、前記第３の駆動軸に取り付けられる第２の肩プーリと、前記第２の前腕に取り付けられる第３の肘プーリと、前記第２の肩プーリと前記第３の肘プーリとの間で運動を伝達するように構成される第２のバンド、ベルト、またはケーブルとを備える。
別の態様では、前記第２の肩プーリと前記第３の肘プーリの少なくとも１つは、非円形の外形を有し、前記第２のバンド機構に前記可変伝達比を提供する。
別の態様では、前記第４のバンド機構は、前記第３の肘プーリと共に動作可能な第４の肘プーリと、前記第２のエンドエフェクタに結合される第２の手首プーリと、前記第４の肘プーリと前記第２の手首プーリとの間で運動を伝達するように構成される第４のバンド、ベルト、またはケーブルとを備える。
別の態様では、前記第４の肘プーリと前記第２の手首プーリの少なくとも１つは、非円形の外形を有し、前記第４のバンド機構に前記可変伝達比を提供する。
別の態様では、前記可変伝達比は、前記第１の上腕および前記第１の前腕の相対位置の関数として、前記第１のエンドエフェクタの向きを事前定義された方法で変更するように選択される。
別の態様では、前記第１のバンド機構の伝達比および前記第３のバンド機構の伝達比は、前記第１の上腕が前記第１の駆動軸によって駆動され、前記第２の駆動軸が静止している場合、前記第１のエンドエフェクタの事前定義された向きを保って、前記第１のエンドエフェクタの中心点が事前定義された経路をたどるように選択される。
別の態様では、前記可変伝達比は、前記第２の上腕および前記第２の前腕の相対位置の関数として、前記第２のエンドエフェクタの向きを事前定義された方法で変更するように選択される。
別の態様では、前記第２のバンド機構の伝達比および前記第４のバンド機構の伝達比は、前記第２の上腕が前記第３の駆動軸によって駆動され、前記第２の駆動軸が静止している場合、前記第２のエンドエフェクタの事前定義された向きを保って、前記第２のエンドエフェクタの中心点が事前定義された経路をたどるように選択される。
なお、前述した説明は単なる例に過ぎないことにも注意されたい。種々の変形および修正を当業者が考えることができる。例えば、特許請求の範囲にある種々の従属請求項に記載の特徴は、任意の適切な組合せで互いに組合せ可能である。加えて、前述した様々な実施形態からの特徴を選択的に組み合わせて新たな実施形態とすることも可能である。したがって本明細書は、添付の特許請求の範囲に含まれる変更や修正、変形等の全ての事項を包含するものである。

Claims (25)

  1. 駆動装置と、
    ロボットアームと、を備える装置であって、
    前記駆動装置は、第１の回転軸周りに回転可能な第１の駆動軸と、第２の回転軸周りに回転可能な第２の駆動軸とを備え、前記第２の駆動軸は、前記第１の駆動軸と同軸であり、部分的に前記第１の駆動軸の内部にあり、前記第１の駆動軸内で軸方向に回転可能であり、
    前記ロボットアームは、
    前記第１の駆動軸において前記駆動装置に接続される上腕と、
    前記上腕に結合される前腕と、
    前記前腕に結合されるエンドエフェクタと、を備え、
    前記前腕は、第１の回転関節において前記上腕に結合され、前記第１の回転関節周りに回転可能であり、前記第１の回転関節は、前記第２の駆動軸に結合される第１のバンド機構によって駆動可能であり、
    前記エンドエフェクタは、第２の回転関節において前記前腕に結合され、前記第２の回転関節周りに回転可能であり、前記第２の回転関節は、前記第１の回転関節に結合される第２のバンド機構によって駆動可能であり、前記第２のバンド機構は、可変伝達比を提供するように構成される、装置。
  2. 前記第１のバンド機構は、前記第２の駆動軸に取り付けられる肩プーリと、前記前腕に結合される第１の肘プーリと、前記肩プーリと前記第１の肘プーリとの間に配置され前記肩プーリと前記第１の肘プーリとの間で運動を伝達するバンド、ベルト、またはケーブルとを備える、請求項１に記載の装置。
  3. 前記第２のバンド機構は、前記上腕に結合される第２の肘プーリと、前記エンドエフェクタに結合される手首プーリと、前記第２の肘プーリと前記手首プーリとの間に配置され前記第２の肘プーリと前記手首プーリとの間で運動を伝達するバンド、ベルト、またはケーブルとを備える、請求項１または２に記載の装置。
  4. 前記第２の肘プーリと前記手首プーリの少なくとも１つは、非円形の外形を有し、前記可変伝達比を提供する、請求項３に記載の装置。
  5. 前記可変伝達比は、前記上腕および前記前腕の相対位置の関数として、前記エンドエフェクタの向きを事前定義された方法で変更するように選択される、請求項１に記載の装置。
  6. 前記第１の駆動軸と前記第２の駆動軸の１つ以上は、前記ロボットアームの垂直移動を容易にするために軸方向に移動可能である、請求項１に記載の装置。
  7. 駆動装置と、
    ロボットアームと、を備える装置であって、
    前記駆動装置は、第１の回転軸周りに回転可能な第１の駆動軸と、第２の回転軸周りに回転可能な第２の駆動軸と、第３の回転軸周りに回転可能な第３の駆動軸とを備え、前記第２の駆動軸は、前記第１の駆動軸と同軸であり、部分的に前記第１の駆動軸の内部にあり、前記第１の駆動軸内で軸方向に回転可能であり、前記第３の駆動軸は、前記第２の駆動軸と同軸であり、部分的に前記第２の駆動軸の内部にあり、前記第２の駆動軸内で軸方向に回転可能であり、
    前記ロボットアームは、
    前記第１の駆動軸において前記駆動装置に接続される上腕と、
    前記上腕に結合される前腕と、
    前記前腕に結合される第１のエンドエフェクタと第２のエンドエフェクタと、を備え、
    前記前腕は、第１の回転関節において前記上腕に結合され、前記第１の回転関節周りに回転可能であり、前記第１の回転関節は、単数段バンド機構によって駆動可能であり、前記単数段バンド機構は、前記第３の駆動軸によって駆動可能な第１の肩プーリと、前記第１の回転関節を部分的に形成する第１の肘プーリと、前記第１の肩プーリと前記第１の肘プーリとの間で運動を伝達するように構成されるバンド、ベルト、またはケーブルとを備え、
    前記第１のエンドエフェクタと前記第２のエンドエフェクタは、第２の回転関節において前記前腕に結合され、前記第１のエンドエフェクタと前記第２のエンドエフェクタの向きは、２段バンド機構を介して制御され、
    前記２段バンド機構の第１段は、前記第２の駆動軸によって駆動可能な第２の肩プーリと、前記第１の回転関節を部分的に形成する第２の肘プーリと、前記第２の肩プーリと前記第２の肘プーリとの間で運動を伝達するように構成される上部バンド、ベルト、またはケーブルとを備え、
    前記２段バンド機構の第２段は、前記第２の肘プーリに結合される第３の肘プーリと、前記第１のエンドエフェクタに結合される第１の手首プーリと、前記第３の肘プーリと前記第１の手首プーリとの間で運動を伝達するように構成される第１の下部バンド、ベルト、またはケーブルとを備え、
    前記２段バンド機構の前記第２段は、前記第２の肘プーリに結合される第４の肘プーリと、前記第２のエンドエフェクタに結合される第２の手首プーリと、前記第４の肘プーリと前記第２の手首プーリとの間で運動を伝達するように構成される第２の下部バンド、ベルト、またはケーブルとをさらに備え、
    前記第１の肩プーリと前記第１の肘プーリとの間の運動、前記第２の肩プーリと前記第２の肘プーリとの間の運動、前記第３の肘プーリと前記第１の手首プーリとの間の運動、および前記第４の肘プーリと前記第２の手首プーリとの間の運動の少なくとも１つは、可変伝達比で行われる、装置。
  8. 前記第３の肘プーリと前記第１の手首プーリの少なくとも１つは、非円形の外形を有し、前記２段バンド機構に前記可変伝達比を提供する、請求項７に記載の装置。
  9. 前記第４の肘プーリと前記第２の手首プーリの少なくとも１つは、非円形の外形を有し、前記２段バンド機構に前記可変伝達比を提供する、請求項７に記載の装置。
  10. 前記第１の下部バンド、ベルト、またはケーブルと、前記第２の下部バンド、ベルト、またはケーブルとの少なくとも１つは交差状に構成される、請求項７から９のいずれかに記載の装置。
  11. 前記可変伝達比は、前記上腕、前記前腕、および前記第２の駆動軸の相対位置の関数として、前記第１のエンドエフェクタおよび前記第２のエンドエフェクタの向きを事前定義された方法で変更するように選択される、請求項７から１０のいずれかに記載の装置。
  12. 前記第１の回転関節は、前記第１の肩プーリから前記第１の手首プーリへと延在する想像線の右側と、前記第１の肩プーリから前記第１の手首プーリへと延在する想像線の左側とのいずれかにある、請求項７に記載の装置。
  13. 駆動装置と、
    第１のロボットアームと、
    第２のロボットアームと、を備える装置であって、
    前記駆動装置は、第１の回転軸周りに回転可能な第１の駆動軸と、第２の回転軸周りに回転可能な第２の駆動軸と、第３の回転軸周りに回転可能な第３の駆動軸とを備え、前記第２の駆動軸は、前記第１の駆動軸と同軸であり、部分的に前記第１の駆動軸の内部にあり、前記第１の駆動軸内で軸方向に回転可能であり、前記第３の駆動軸は、前記第２の駆動軸と同軸であり、部分的に前記第２の駆動軸の内部にあり、前記第２の駆動軸内で軸方向に回転可能であり、
    前記第１のロボットアームは、
    前記第１の駆動軸において前記駆動装置に接続される第１の上腕と、
    前記第１の上腕に結合される第１の前腕と、
    前記第１の前腕に結合される第１のエンドエフェクタと、を備え、
    前記第１の前腕は、第１の回転関節において前記第１の上腕に結合され、前記第１の回転関節は、第１のバンド機構を用いて前記第２の駆動軸によって駆動可能であり、
    前記第１のエンドエフェクタは、第３の回転関節において前記第１の前腕に結合され、前記第３の回転関節は、第３のバンド機構を用いて前記第１の回転関節によって駆動可能であり、
    前記第２のロボットアームは、
    前記第３の駆動軸において前記駆動装置に接続される第２の上腕と、
    前記第２の上腕に結合される第２の前腕と、
    前記第２の前腕に結合される第２のエンドエフェクタと、を備え、
    前記第２の前腕は、第２の回転関節において前記第２の上腕に結合され、前記第２の回転関節は、第２のバンド機構を用いて前記第２の駆動軸によって駆動可能であり、
    前記第２のエンドエフェクタは、第４の回転関節において前記第２の前腕に結合され、前記第４の回転関節は、第４のバンド機構を用いて前記第２の回転関節によって駆動可能であり、
    前記第１のバンド機構、前記第２のバンド機構、前記第３のバンド機構、および前記第４のバンド機構の少なくとも１つは、可変伝達比を有する、装置。
  14. 前記第１のバンド機構は、前記第１の駆動軸に取り付けられる第１の肩プーリと、前記第１の前腕に取り付けられる第１の肘プーリと、前記第１の肩プーリと前記第１の肘プーリとの間で運動を伝達するように構成される第１のバンド、ベルト、またはケーブルとを備える、請求項１３に記載の装置。
  15. 前記第１の肩プーリと前記第１の肘プーリの少なくとも１つは、非円形の外形を有し、前記第１のバンド機構に前記可変伝達比を提供する、請求項１４に記載の装置。
  16. 前記第３のバンド機構は、前記第１の肘プーリと共に動作可能な第２の肘プーリと、前記第１のエンドエフェクタに結合される第１の手首プーリと、前記第２の肘プーリと前記第１の手首プーリとの間で運動を伝達するように構成される第３のバンド、ベルト、またはケーブルとを備える、請求項１４または１５に記載の装置。
  17. 前記第２の肘プーリと前記第１の手首プーリの少なくとも１つは、非円形の外形を有し、前記第３のバンド機構に前記可変伝達比を提供する、請求項１６に記載の装置。
  18. 前記第２のバンド機構は、前記第３の駆動軸に取り付けられる第２の肩プーリと、前記第２の前腕に取り付けられる第３の肘プーリと、前記第２の肩プーリと前記第３の肘プーリとの間で運動を伝達するように構成される第２のバンド、ベルト、またはケーブルとを備える、請求項１３に記載の装置。
  19. 前記第２の肩プーリと前記第３の肘プーリの少なくとも１つは、非円形の外形を有し、前記第２のバンド機構に前記可変伝達比を提供する、請求項１８に記載の装置。
  20. 前記第４のバンド機構は、前記第３の肘プーリと共に動作可能な第４の肘プーリと、前記第２のエンドエフェクタに結合される第２の手首プーリと、前記第４の肘プーリと前記第２の手首プーリとの間で運動を伝達するように構成される第４のバンド、ベルト、またはケーブルとを備える、請求項１８または１９に記載の装置。
  21. 前記第４の肘プーリと前記第２の手首プーリの少なくとも１つは、非円形の外形を有し、前記第４のバンド機構に前記可変伝達比を提供する、請求項２０に記載の装置。
  22. 前記可変伝達比は、前記第１の上腕および前記第１の前腕の相対位置の関数として、前記第１のエンドエフェクタの向きを事前定義された方法で変更するように選択される、請求項１３から２１のいずれかに記載の装置。
  23. 前記第１のバンド機構の伝達比および前記第３のバンド機構の伝達比は、前記第１の上腕が前記第１の駆動軸によって駆動され、前記第２の駆動軸が静止している場合、前記第１のエンドエフェクタの事前定義された向きを保って、前記第１のエンドエフェクタの中心点が事前定義された経路をたどるように選択される、請求項２２に記載の装置。
  24. 前記可変伝達比は、前記第２の上腕および前記第２の前腕の相対位置の関数として、前記第２のエンドエフェクタの向きを事前定義された方法で変更するように選択される、請求項１３から２１のいずれかに記載の装置。
  25. 前記第２のバンド機構の伝達比および前記第４のバンド機構の伝達比は、前記第２の上腕が前記第３の駆動軸によって駆動され、前記第２の駆動軸が静止している場合、前記第２のエンドエフェクタの事前定義された向きを保って、前記第２のエンドエフェクタの中心点が事前定義された経路をたどるように選択される、請求項２４に記載の装置。
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