KR20230078686A - 자기적으로 안내되는 엔드-이펙터들을 가지는 재료-핸들링 로봇 - Google Patents

자기적으로 안내되는 엔드-이펙터들을 가지는 재료-핸들링 로봇 Download PDF

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KR20230078686A
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마틴 호섹
데니스 풀
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퍼시몬 테크놀로지스 코포레이션
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Abstract

장치는 구동 유닛(drive unit); 및 상기 구동 유닛에 연결된 아암 조립체(arm assembly);를 포함하며, 상기 아암 조립체는, 위에 배치된 페이로드를 운반하도록 구성된 엔드-이펙터(end-effector)를 가지는 횡단 플랫폼(traversing platform); 상기 횡단 플랫폼을 선형 방향으로 구동시키도록 구성된 선형 작동 시스템(linear actuation system); 및 상기 아암 조립체의 프레임에 부착된 적어도 하나의 가이드(guide), 상기 횡단 플랫폼에 부착된 복수의 수직 액추에이터들, 및 상기 횡단 플랫폼에 부착된 복수의 수평 액추에이터들을 포함하는 자기적 지지 시스템(magnetic support system);을 포함하고, 상기 복수의 수직 액추에이터들은, 상기 적어도 하나의 가이드와 함께, 상기 횡단 플랫폼을 선형 방향에 대해 수직 방향으로 이동시키도록 구성되며, 상기 복수의 수평 액추에이터들은, 상기 적어도 하나의 가이드와 함께, 상기 횡단 플랫폼을 선형 방향에 대해 수평 방향으로 이동시키도록 구성된다.

Description

자기적으로 안내되는 엔드-이펙터들을 가지는 재료-핸들링 로봇
예시적이고 비제한적인 실시예들은 일반적으로 재료-핸들링 로봇에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 예를 들어, 하나 이상의 자기적으로 안내되는 엔드-이펙터들을 사용하여, 반도체 처리 시스템들에서 반도체 웨이퍼들과 같은 페이로드(payload)를 조작하고 이송하기 위한 재료-핸들링 로봇에 관한 것이다.
다음의 미국 특허들: 9,149,936호; 10,224,232호; 10,363,665호; 10,538,000호; 10,543,596호; 10,580,682호; 10,596,710호; 10,742,070호; 10,269,604호 및 미국 특허 공개 번호 2020/0262060 A1은 다양한 로봇 아암들과 기판 처리 및 이송 장치들을 개시하고 있다.
일 측면에 따르면, 장치는 구동 유닛(drive unit); 및 상기 구동 유닛에 연결된 아암 조립체(arm assembly);를 포함하며, 상기 아암 조립체는: 위에 배치된 페이로드를 운반하도록 구성된 엔드-이펙터(end-effector)를 가지는 횡단 플랫폼(traversing platform); 상기 횡단 플랫폼을 선형 방향으로 구동시키도록 구성된 선형 작동 시스템(linear actuation system); 및 상기 아암 조립체의 프레임에 부착된 적어도 하나의 가이드(guide), 상기 횡단 플랫폼에 부착된 복수의 수직 액추에이터들, 및 상기 횡단 플랫폼에 부착된 복수의 수평 액추에이터들을 포함하는 자기적 지지 시스템(magnetic support system)으로서, 상기 복수의 수직 액추에이터들은, 상기 적어도 하나의 가이드와 함께, 상기 횡단 플랫폼을 선형 방향에 대해 수직 방향으로 이동시키도록 구성되고, 상기 복수의 수평 액추에이터들은, 상기 적어도 하나의 가이드와 함께, 상기 횡단 플랫폼을 선형 방향에 대해 수평 방향으로 이동시키도록 구성되는, 자기적 지지 시스템;을 포함한다.
다른 측면에 따르면, 장치는 적어도 하나의 프로세서(processor); 및 컴퓨터 프로그램 코드를 포함하는 적어도 하나의 비일시적 메모리;를 포함하며, 상기 적어도 하나의 메모리와 상기 컴퓨터 프로그램 코드는, 상기 적어도 하나의 프로세서와 함께, 상기 장치가 적어도: 로봇의 횡단 플랫폼의 수직 위치와 관련된 제1, 제2 및 제3 자유도를 제어하기 위해 3개의 수직 액추에이터들을 작동시키고; 상기 로봇의 횡단 플랫폼의 수평 위치와 관련된 제4 및 제5 자유도를 제어하기 위해 3개의 수평 액추에이터들을 작동시키며; 상기 로봇의 횡단 플랫폼의 선형 이동과 관련된 제6 자유도를 제어하기 위해 선형 액추에이터를 작동시키게 하도록 구성된다.
또 다른 측면에서, 로봇의 횡단 플랫폼의 위치를 조절하는 방법은 상기 횡단 플랫폼의 수직 위치와 관련된 제1, 제2, 및 제3 자유도를 제어하기 위해 3개의 수직 액추에이터들을 작동시키는 단계; 상기 횡단 플랫폼의 수평 위치와 관련된 제4 및 제5 자유도를 제어하기 위해 3개의 수평 액추에이터들을 작동시키는 단계; 및 상기 횡단 플랫폼의 선형 이동과 관련된 제6 자유도를 제어하기 위해 선형 액추에이터를 작동시키는 단계;를 포함한다.
또 다른 측면에서, 장치는 구동 유닛; 및 상기 구동 유닛에 연결된 아암 조립체;를 포함한다. 상기 아암 조립체는: 위에 배치된 제1 페이로드를 운반하도록 구성된 제1 엔드-이펙터를 가지는 제1 횡단 플랫폼; 상기 제1 횡단 플랫폼을 제1 방향으로 구동시키도록 구성된 제1 선형 작동 시스템; 및 상기 아암 조립체의 프레임에 부착된 적어도 하나의 제1 가이드, 상기 제1 횡단 플랫폼에 부착된 복수의 제1 수직 액추에이터들, 및 상기 제1 횡단 플랫폼에 부착된 복수의 제1 수평 액추에이터들을 포함하는 제1 자기적 지지 시스템으로서, 상기 복수의 제1 수직 액추에이터들은, 상기 적어도 하나의 제1 가이드와 함께, 상기 제1 횡단 플랫폼을 수직 방향으로 이동시키도록 구성되고, 상기 복수의 제1 수평 액추에이터들은, 상기 적어도 하나의 제1 가이드와 함께, 상기 제1 횡단 플랫폼을 수평 방향으로 이동시키도록 구성되는, 제1 자기적 지지 시스템; 및 위에 배치된 제2 페이로드를 운반하도록 구성된 제2 엔드-이펙터를 가지는 적어도 하나의 제2 횡단 플랫폼; 상기 제2 횡단 플랫폼을 제2 방향으로 구동시키도록 구성된 제2 선형 작동 시스템; 및 상기 아암 조립체의 프레임에 부착된 적어도 하나의 제2 가이드, 상기 제2 횡단 플랫폼에 부착된 복수의 제2 수직 액추에이터들, 및 상기 제2 횡단 플랫폼에 부착된 복수의 제2 수평 액추에이터들을 포함하는 제2 자기적 지지 시스템으로서, 상기 복수의 제2 수직 액추에이터들은, 상기 적어도 하나의 제2 가이드와 함께, 상기 제2 횡단 플랫폼을 수직 방향으로 이동시키도록 구성되고, 상기 복수의 제2 수평 액추에이터들은, 상기 적어도 하나의 제2 가이드와 함께, 상기 제2 횡단 플랫폼을 수평 방향으로 이동시키도록 구성되는, 제2 자기적 지지 시스템;을 포함한다.
전술한 측면들 및 다른 특징들은 첨부된 도면들과 관련하여 다음의 설명에서 설명된다:
도 1a, 1b, 및 1c는 로봇의 일례의 개략도들이며;
도 2a, 2b, 및 2c는 로봇의 로봇 아암의 내부 구성요소들의 개략도들이며;
도 2d는 로봇의 프레임 내부의 횡단 플랫폼과 선형 작동 시스템의 개략도들이며;
도 2e는 횡단 플랫폼과 횡단 플랫폼 상에 위치한 액추에이터들과 센서들의 개략도들이며;
도 3a와 3b는 각각 로봇의 일방향 액추에이터의 개략적인 평면도와 측면도이며;
도 4a와 4b는 각각 로봇의 양방향 액추에이터의 개략적인 평면도와 측면도이며;
도 5a, 5b, 5c, 5d, 5e, 5f, 5g, 및 5h는 다양한 엔드-이펙터들의 연장을 개략적으로 나타난 도면들이며;
도 6a, 6b, 6c, 6d, 및 6e는 로봇의 다양한 횡단 플랫폼들의 움직임을 개략적으로 나타낸 도면들이며;
도 7a, 7b, 8, 9, 및 10은 로봇의 횡단 플랫폼들과 엔드-이펙터들의 움직임을 도식적으로 나타낸 도면들이다.
도면들에 도시된 예시적인 실시예들에 관련하여 특징들이 설명될 것이지만, 이 특징들은 많은 대체 가능한 형태의 실시예들로 구현될 수 있음을 이해해야 한다. 또한, 적합한 크기, 형상, 또는 유형의 요소들이나 재료들이 사용될 수 있을 것이다.
도 1a-1c를 참조하면, 로봇(100)의 하나의 예시적인 실시예가 도식적으로 도시되어 있다. 로봇(100)은 구동 유닛(drive unit)(110), 적어도 하나의 로봇 아암(arm)(120)을 포함하는 아암 조립체, 및 프로세서(processor)(20) 및 메모리(22)를 포함하는 마스터 제어 시스템(130)을 포함할 수 있다. 도 1a-1c에서, 상기 로봇(100)은 후퇴 위치에 있는 엔드-이펙터들을 가지는 것으로 도시되어 있다. 다음의 미국 특허들: 9,149,936호; 10,224,232호; 10,363,665호; 10,538,000호; 10,543,596호; 10,580,682호; 10,596,710호; 10,742,070호; 10,269,604호 및 미국 특허 공개 번호 2020/0262060 A1은 다양한 로봇 아암들과 기판 처리 및 이송 장치들을 개시하고 있으며, 이들은 모두 그 전체 내용이 여기에 참조로 통합된다.
도 1a-1c의 특정 예에서, 상기 로봇(100)은 각각 페이로드(S)를 운반하도록 구성된 4개의 엔드-이펙터들을 포함한다. 도 1b를 참조하면, 상기 엔드-이펙터들은 한 쌍의 상부 엔드-이펙터들, 예를 들어, 좌측 상부 엔드-이펙터(140)와 우측 상부 엔드-이펙터(142)를 포함하며, 이들은 나란한 방식으로 배치된다. 상기 엔드-이펙터들은 한 쌍의 하부 엔드-이펙터들, 예를 들어, 좌측 하부 엔드-이펙터(144)와 우측 하부 엔드-이펙터(146)를 더 포함하며, 이들 또한 나란한 방식으로 배치된다. 상기 두 쌍의 엔드-이펙터들, 예를 들어, 상부 쌍과 하부 쌍은 적층된 구성으로 배치된다.
상기 로봇(100)의 구동 유닛(110)은 로봇 아암(120) 또는 로봇 아암(120)의 다양한 부분들을 피봇점(pivot point)(P) 둘레로 회전시키도록 구성된 스핀들 조립체(spindle assembly)를 포함할 수 있다. 상기 스핀들 조립체는 스핀들 하우징, 하나 이상의 모터들 및 하나 이상의 구동 샤프트들을 포함할 수 있다. 원하는 경우, 상기 구동 유닛(110)은 스핀들 조립체를 수직 방향으로 위 또는 아래로 승강시키도록 구성된 수직 리프트 메커니즘(vertical lift mechanism), 예를 들어, 하나 이상의 선형 레일-베어링 장치들과 모터-구동 볼-스크류를 포함하는 수직 리프트 메커니즘을 더 포함할 수 있다.
상기 로봇 아암(100)이 진공 환경 내에서 작동할 수 있다는 점을 고려하면, 상기 구동 유닛(110)의 스핀들 조립체는 구동 샤프트(들) 또는 구동 샤프트(들)의 상부 부분들이 진공 환경 내에 있도록 허용할 수 있는 밀봉 및 다른 특징부들(features)을 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 모터(들)의 회전자(들)와 모터(들)의 고정자(들) 사이의 실질적으로 원통형 분리 장벽은 분리 장벽의 고정자 측(외부 측)에 외부 대기 환경을 수용하고 분리 장벽의 회전자 측(내부 측)에 진공 환경을 수용하기 위해 활용될 수 있으며, 이 경우에 구동 샤프트(들)은 그 전체가 진공 환경 내에 있을 수 있다. 다른 예로서, 상기 구동 샤프트들의 상부 부분들이 대기 환경으로부터 진공 환경으로 돌출되도록 허용하기 위해 자성유체 씨일(들)과 같은 회전 씨일(들)이 활용될 수 있다.
도 2a-2c를 참조하면, 상기 로봇 아암(120)은 프레임(200), 하나 이상의 횡단 플랫폼들(traversing platforms)(210), 및 각개의 횡단 플랫폼(210)에 각각 부착된 하나 이상의 엔드-이펙터들(140, 142, 144, 146)을 포함할 수 있다. 도 1a-1c의 로봇 아암(120)의 예시적인 내부 구성을 단순화된 부분 단면도로 제공하는 도 2a-2c에 도시된 바와 같이, 상기 횡단 플랫폼들(210) 각각은 선형 작동 시스템(linear actuation system)(220)에 의해 구동되며 자기적 지지 시스템(magnetic support system)(248)에 의해 안내될 수 있다. 도 2b의 A-A 단면에서, 선형 작동 시스템(220)과 횡단 플랫폼들(210)의 내부 구성요소들은 명확한 묘사를 위해 도시되지 않았다.
이제, 도 2d를 참조하면, 상기 선형 작동 시스템(220)은 적어도 하나의 선형 액추에이터(222), 적어도 하나의 위치 센서(PS)(228), 및 프로세서(16)와 메모리(18)를 가지는 적어도 하나의 위치 제어 시스템(230)을 포함할 수 있다. 상기 위치 제어 시스템(230)은 마스터 제어 시스템(130) 내에 통합될 수 있다.
상기 선형 액추에이터(222)는 횡단 플랫폼(210)에 연결될 수 있는 가동부(movable portion)(236)와 로봇 아암(120)의 프레임(200)에 부착될 수 있는 고정부(226)를 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 선형 액추에이터(222)는 선형 모터(M), 예컨대 영구 자석 선형 모터를 포함할 수 있다. 이 예에서, 상기 가동부(236)는 코일들(238)을 가진 강제자(forcer)일 수 있으며, 상기 고정부(226)는 자석 트랙(magnet track)(240)일 수 있다. 상기 선형 액추에이터(222)는 (예를 들어, 자석 트랙(240)을 따라서) 실질적으로 횡단 플랫폼(210)의 원하는 횡단 모션 방향으로 (예를 들어, 강제자와 코일들(238)을 통해) 가동부(236)와 고정부(226) 사이에 힘을 생성하도록 구성될 수 있다.
상기 선형 작동 시스템(220)의 위치 센서(228)는 원하는 횡단 모션의 방향을 따른 횡단 플랫폼(210)의 위치를 측정하도록 구성될 수 있다. 일 예로서, 상기 위치 센서(228)는 광학식, 자기식, 유도식, 또는 용량식 위치 인코더와 같은 위치 인코더, 레이저 간섭계(laser interferometer), 또는 원하는 횡단 모션의 방향을 따른 횡단 플랫폼(210)의 위치를 측정할 수 있는 임의의 다른 적합한 장치일 수 있다.
상기 위치 센서(228)로부터의 측정값들을 활용하여, 상기 선형 액추에이터(222)에 의해 생성된 힘은 원하는 횡단 모션의 방향을 따른 횡단 플랫폼(210)의 위치를 제어하는 데 사용될 수 있다.
상기 자기적 지지 시스템(248)은 원하는 횡단 모션의 방향을 따라서 횡단 플랫폼(210)을 지지하고 안내하도록 구성될 수 있다. 상기 자기적 지지 시스템(248)은, 로봇 아암(120)의 프레임(200)에 부착되고 횡단 플랫폼(210)의 원하는 횡단 모션과 실질적으로 평행하도록 배치된 하나 이상의 고정 가이드들(stationary guides)(250)을 포함할 수 있다.
도 2d에 도시된 예시적인 실시예에서, 상기 고정 가이드들(250)은 각각 C-형상의 단면을 특징으로 하는 2개의 실질적으로 평행한 가이드들일 수 있다. 각각의 C-형상의 부분은 비자성 수직 구조물(250c)에 부착된 2개의 평행한 연자성 섹션들(250a, 250b)에 의해 형성될 수 있다.
도 2e에 도시된 바와 같이, 상기 자기적 지지 시스템(248)은 또한 횡단 플랫폼(210)에 부착되어 횡단 플랫폼(210)과 고정 가이드들(250)(이들 중 오직 하나만 도 2e에 도시됨) 사이에 힘을 생성하도록 구성된 복수의 양방향 전자기 액추에이터들(260a, 260b, 260c)를 포함할 수 있다. 상기 자기적 지지 시스템(248)은 고정 가이드들(250)에 대한 횡단 플랫폼(210)의 위치를 결정할 수 있는 센서들(262) 및 고정 가이드들(250)에 대한 횡단 플랫폼(210)의 위치를 제어할 수 있는 플랫폼 제어 시스템(270)을 더 포함할 수 있다. 상기 자기적 지지 시스템(248)의 플랫폼 제어 시스템(270)은 마스터 제어 시스템(130) 내에 통합될 수 있다. 도 2e에서, 상기 횡단 플랫폼(210)은 그 위에 위치한 구성요소들을 명확하게 나타내기 위해 평평한 상부 및 하부 표면들을 가지는 것으로 도시되어 있다.
여전히 도 2e를 참조하면, 제1 양방향 전자기 액추에이터(260a)는, 고정 가이드(250)의 표면에 수직인 방향으로 횡단 플랫폼(210)과 대응되는 고정 가이드(250) 사이에 양방향 수직력이 생성될 수 있도록, 횡단 플랫폼(210)의 측부에 또는 이 측부에 근접하여, 예컨대 횡단 플랫폼(210)의 일 측부에 부착될 수 있다. 제2 양방향 전자기 액추에이터(260b)는, 고정 가이드(250)의 표면에 수직인 방향으로 횡단 플랫폼(210)과 다른 고정 가이드(250) 사이에 양방향 수직력이 생성될 수 있도록, 다른 측부에서 횡단 플랫폼(210)의 전방 가까이에 부착될 수 있다. 제3 양방향 전자기 액추에이터(260c)는, 고정 가이드(250)의 표면에 수직인 방향으로 횡단 플랫폼(210)과 다른 고정 가이드(250) 사이에 양방향 수직력이 생성될 수 있도록, 제2 양방향 액추에이터(260b)와 동일한 측부에서 횡단 플랫폼(210)의 후방 가까이에 부착될 수 있다. 상기 3개의 양방향 전자기 액추에이터들(260a, 260b, 260c)은 여기에서 자기적 지지 시스템(248)의 수직 액추에이터들로 지칭된다.
또한, 도 2e에 도시된 바와 같이, 상기 자기적 지지 시스템(248)은 또한 횡단 플랫폼에 부착되어 횡단 플랫폼(210)과 고정 가이드들(250) 사이에 힘을 생성하도록 구성된 복수의 일방향 전자기 액추에이터들(280a, 280b, 280c)을 포함할 수 있다. 제1 일방향 전자기 액추에이터(280a)는 고정 가이드(250)의 표면에 수직인 방향으로 횡단 플랫폼(210)과 대응되는 고정 가이드(250) 사이에 일방향 수평력을 생성할 수 있도록 제1 수직 액추에이터(260a) 가까이에서 횡단 플랫폼(210)에 부착될 수 있다. 제2 일방향 전자기 액추에이터(280b)는 고정 가이드(250)의 표면에 수직인 방향으로 횡단 플랫폼(210)과 다른 고정 가이드(250) 사이에 일방향 수평력을 생성할 수 있도록 제2 수직 액추에이터(260b) 가까이에서 횡단 플랫폼(210)에 부착될 수 있다. 제3 일방향 전자기 액추에이터(280c)는 제3 수직 액추에이터(260c)가 고정 가이드(250)의 표면에 수직인 방향으로 횡단 플랫폼(210)과 고정 가이드(250) 사이에 일방향 수평력을 생성할 수 있도록 제3 수직 액추에이터(260c) 가까이에서 횡단 플랫폼(210)에 부착될 수 있다. 상기 3개의 일방향 액추에이터들(280a, 280b, 280c)는 자기적 지지 시스템(248)의 수평 액추에이터들로 지칭된다.
수직 방향으로 상기 고정 가이드들(250) 중 하나에 대한 횡단 플랫폼(210)의 위치를 측정하도록 구성된 제1 수직 센서(290a)는 제1 수직 액추에이터(260a)의 위치에 또는 그 가까이에 위치할 수 있다. 유사하게, 수직 방향으로 다른 고정 가이드(250)에 대한 횡단 플랫폼(210)의 위치를 측정할 수 있는 제2 수직 센서(290b)는 제2 수직 액추에이터(260b)의 위치에 또는 그 가까이에 위치할 수 있고, 수직 방향으로 동일한 고정 가이드(250)에 대한 횡단 플랫폼(210)의 위치를 측정할 수 있는 제3 수직 센서(290c)는 제3 수직 액추에이터(260c)의 위치에 또는 그 가까이에 위치할 수 있다.
수평 방향으로 상기 고정 가이드들(250) 중 하나에 대한 횡단 플랫폼(210)의 위치를 측정하도록 구성된 제1 수평 센서(300a)는 제2 수평 액추에이터(280b)의 위치에 또는 그 가까이에 위치할 수 있다. 유사하게, 수평 방향으로 다른 고정 가이드(250)에 대한 횡단 플랫폼(210)의 위치를 측정할 수 있는 제2 수평 센서(300b)는 제3 수평 액추에이터(280c)의 위치에 또는 그 가까이에 위치할 수 있다.
일 예로서, 수직 및 수평 방향으로 고정 가이드들(250)에 대한 횡단 플랫폼(210)의 위치를 측정할 수 있는 상기 센서들은 광학식, 자기식, 유도식, 또는 용량식 갭 센서들(gap sensors)과 같은 갭 센서들일 수 있다.
상기 횡단 플랫폼(210)은 예컨대 6개의 자유도를 가지는 공간 내의 단일 강체(single rigid body)로 볼 수 있다. 6개의 자유도는, 예를 들어, 횡단 플랫폼(210) 상의 기준점의 3개의 직교 좌표들(예를 들어, x, y 및 z 좌표들)과 3개의 각도 좌표들(예를 들어, x, y 및 z 축들 둘레의 회전을 나타냄)에 의해 나타낼 수 있다. 편의상, x축 둘레의 회전을 나타내는 각도는 횡단 플랫폼(210)의 롤 각도(roll angle), y축 둘레의 회전을 나타내는 각도는 횡단 플랫폼(210)의 피치 각도(pitch angle), z축 둘레의 회전을 나타내는 각도는 횡단 플랫폼(210)의 요 각도(yaw angle)로 지칭될 수 있다. .
상기 센서들로부터의 측정값들 기초하여, 상기 3개의 양방향 수직 액추에이터들(260a, 260b, 260c)은 횡단 플랫폼(210)의 3개의 자유도, 즉 횡단 플랫폼(210)의 z축 좌표, 피치 각도, 및 롤 각도에 의해 표현되는 수직 위치를 제어하는 데 사용될 수 있다. 상기 3개의 일방향 수평 액추에이터들(280a, 280b, 280c)은 횡단 플랫폼(210)의 추가적인 2개의 자유도, 즉 횡단 플랫폼(210)의 y축 좌표 및 요 각도에 의해 표현되는 측방향 위치를 제어하는 데 사용될 수 있다. 상기 선형 액추에이터(222)는 나머지 자유도, 즉 x축 좌표에 의해 표현되는 원하는 횡단 모션의 방향을 따른 횡단 플랫폼(210)의 위치를 제어하는 데 사용될 수 있다.
도 3a와 도 3b를 참조하면, 상기 자기적 지지 시스템에서 수평 액추에이터로서 사용될 수 있는 일방향 전자기 액추에이터의 예가 도식적으로 도시되어 있다. 일방향 수평 액추에이터(280a)가 도시되어 있지만, 다른 일방향 수평 액추에이터들(예를 들어, 280b 및 280c)도 유사하다. 상기 일방향 수평 액추에이터(280a)는 E-형상의 철심(iron core)(310)과, 상기 철심(310)에 설치되어 철심(310)을 관통하는 자속(magnetic flux)을 생성하도록 구성된 권선(winding)(312)을 포함할 수 있으며, 이는 결국 철심(310)과 자기적 지지 시스템의 고정 가이드(250) 사이에 인력(attractive force)을 생성할 수 있다. 도시된 바와 같이, 자속의 경로들은 점선들에 의해 도시되며; 화살표는 액추에이터(280a)에 의해 생성되어 액추에이터(280a)에 작용하는 힘을 나타낸다.
도 4a와 4b를 참조하면, 상기 자기적 지지 시스템에서 수직 액추에이터로서 사용될 수 있는 양방향 전자기 액추에이터 장치의 예가 도식적으로 도시되어 있다. 양방향 전자기 액추에이터(260a)가 도시되어 있지만, 다른 양방향 전자기 액추에이터들(예를 들어, 260b 및 260c)도 유사하다. 이 예에서, 2개의 일방향 액추에이터들이 C-형상의 가이드(250)를 정의하는 표면들과 상호작용하도록 구성된 공유 철심(shared iron core)(410)과 2개의 권선들(412)을 가지는 단일의 기계적 조립체로 결합될 수 있다. 상기 철심(410)의 중앙부가 2개의 권선들(412)에 의해 공유되기 때문에, 이러한 구성은 2개의 일방향 액추에이터들에 비해 바람직하게 더 작고 더 가벼운 액추에이터 패키지를 제공할 수 있다(2개의 권선들(412)에 동시에 전원이 공급되지 않기 때문에 철심(410)의 중앙부가 공유될 수 있다).
다시, 도 2b를 참조하면, 비접촉식 선형 전력 커플링(contactless linear power coupling)(500)을 사용하여 로봇 아암(120)의 프레임(200)으로부터 횡단 플랫폼(210)으로 전력이 전달될 수 있다. 상기 선형 전력 커플링(500)은, 예를 들어, 유도 원리로 작동할 수 있으며, 도 2a-2c에 도시된 바와 같이, 로봇 아암(120)의 프레임(200)에 부착된 하나 이상의 1차 모듈(primary module)(510)과 횡단 플랫폼(210) 내에 통합된 대응되고 상호작용하는 2차 모듈을 포함할 수 있다. 상기 로봇 아암(120)의 프레임(200)은 비접촉식 회전 전력 커플링(contactless rotary power coupling)을 사용하여 구동 유닛(110)으로부터 전력을 공급받을 수 있다. 상기 회전 동력 커플링은, 예를 들어, 유도 원리로 작동할 수 있으며, 구동 유닛(110)에 연결된 1차 모듈과 로봇 아암(120)의 프레임(200)에 부착된 2차 모듈을 포함할 수 있다. 다른 예로서, 상기 선형 전력 커플링(500)과 회전 전력 커플링은 용량식 작동 원리를 이용할 수 있다. 대안으로서, 상기 선형 전력 커플링(500)과 회전 전력 커플링은 임의의 적절한 동작 원리를 이용할 수 있다.
상기 횡단 플랫폼(21)과의 통신은 횡단 플랫폼(210)과 로봇 아암(120)의 프레임(200) 사이의 통신과 로봇 아암(120)의 프레임(200)과 구동 유닛(110) 사이의 통신을 포함할 수 있으며, 예를 들어, 유도식, 용량식, 광학식 또는 무선-주파수 원리 또는 임의의 적합한 물리적 원리의 조합을 활용하여 비접촉 방식으로 가능할 수 있다.
상기 횡단 플랫폼(210)과 로봇 아암(120)의 프레임(200)의 서로 마주보는 표면들은 횡단 플랫폼(210)으로부터 로봇 아암(120)의 프레임(200)으로의 열 전달을 용이하게 하도록 구성될 수 있다. 일 예로서, 상기 횡단 플랫폼과 로봇 아암(120)의 프레임(200)은 로봇 아암(120)의 프레임(200)에 대한 횡단 플랫폼의 횡단 모션을 허용하면서 열 전달을 위해 이용 가능한 유효 면적을 증가시키기 위해 인터리빙 특징부들(interleaving features), 예를 들어, 핀들(fins)을 포함할 수 있다. 또한, 유효 표면들은 열 방사율을 향상시키기 위해 처리될 수 있다. 예를 들어, 구성 요소들은 알루미늄으로 만들어질 수 있고 유효 표면들은 양극 산화 처리될 수 있다.
상기 로봇 아암(120)의 프레임(200)으로부터 열을 제거하기 위해, 로봇 아암(120)의 프레임(200)과 구동 유닛의 스핀들 조립체의 하우징 사이에 회전식 열 커플링(rotary thermal coupling)이 사용될 수 있다. 예시적인 회전식 열 커플링은 2개의 부분들을 포함할 수 있으며, 이 부분들 각각은 대응되는 회전식 조인트(rotary joint)와 동축으로 정렬된 하나 이상의 실질적으로 원통형 표면들을 포함하며, 이 원통형 표면들은 열 커플링의 한 부분 상의 원통형 표면이 열 커플링의 다른 부분 상의 대향하는 원통형 표면과 마주보도록 배치된다. 대향하는 원통형 표면들은 회전식 열 커플링의 대향하는 실질적으로 원통형 표면들 사이의 갭(gap)을 가로질러 복사를 통해 열을 전달하도록 구성될 수 있다. 잔류 가스들이 진공 환경 내에 존재하는 경우에, 복사 메커니즘은 회전식 열 커플링의 대향하는 실질적으로 원통형 표면들 사이의 환경을 통한 대류/전도에 의해 보완될 수 있다.
유효 면적을 증가시키고 예시적인 회전식 열 커플링에 의해 점유되는 부피를 최소화하기 위해, 회전식 열 커플링의 2개의 부분들 각각에 실질적으로 원통형 특징부들(features)의 어레이가 제공될 수 있으며, 2개의 어레이들은 인터리빙(interleaving) 방식으로 배치될 수 있다.
대안으로서, 상기 회전식 열 커플링의 2개의 부분들은 이들 사이의 갭을 가로지르는 비접촉식 열 전달을 위해 구성된 대향하는 디스크-형상의 특징부들을 제공할 수 있다. 다른 대안으로서, 원뿔형 및 구형의 형상들, 및 이들의 조합을 포함하지만 이에 제한되지 않는 회전식 열 커플링의 유효 특징부들의 임의의 다른 적합한 형상들이 사용될 수 있다.
다시, 상기 회전식 열 커플링의 유효 표면들은 열 방사율을 향상시키도록 처리될 수 있다. 예를 들어, 상기 회전식 열 커플링의 2개의 부분들은 알루미늄으로 만들어질 수 있으며, 유효 표면들은 양극 산화 처리될 수 있다.
상기 구동 유닛의 스핀들 조립체의 하우징(스핀들 하우징)은 수동적 또는 능동적으로 (액체, 강제 공기) 냉각될 수 있다. 대안으로서, 특히 상기 구동 유닛이 리프트 메커니즘을 포함하는 경우, 스핀들 하우징과 구동 유닛의 프레임의 서로 마주보는 표면들은 스핀들 하우징으로부터 구동 유닛의 프레임으로의 열 전달을 용이하게 하도록 구성될 수 있다. 일 예로서, 상기 구동 유닛의 스핀들 하우징과 프레임은 구동 유닛의 프레임에 대한 스핀들 조립체의 수직 모션을 허용하면서 열 전달을 위해 이용 가능한 유효 면적을 증가시키기 위해 인터리빙 특징부들, 예를 들어, 핀들(fins)을 포함할 수 있다. 다시 말하면, 유효 표면들은 열 방사율을 향상시키기 위해 처리될 수 있다. 예를 들어, 구성요소들은 알루미늄으로 만들어질 수 있으며, 유효 표면들은 양극 산화 처리될 수 있다.
다시, 도 1a-2c를 참조하면, 본 발명에 따른 로봇(100)의 제어 시스템은 마스터 제어 시스템(130)을 포함할 수 있으며, 이는 로봇(100)의 하나 이상의 축들의 제어를 담당하는 다양한 제어 모듈들에 의해 보완될 수 있다. 상기 마스터 제어 시스템(130)은 횡단 플랫폼(들)(210)의 선형 작동 시스템(들)(220)의 제어 시스템(들)과 횡단 플랫폼(들)(210)의 자기적 지지 시스템(들)(248)의 제어 시스템(들)뿐만 아니라, 적용 가능한 경우, 다양한 제어 모듈들을 조정할 수 있다. 상기 마스터 제어 시스템(130)은 하나 이상의 프로세서들(20) 및 구동 유닛(110)을 작동시키는 시스템들을 제어하기 위한 코드 또는 프로그램들을 저장하는 하나 이상의 메모리들(22)을 포함할 수 있다. 상기 마스터 제어 시스템(130)은 또한, 예를 들어, 구동 유닛(110)의 부재들, 로봇 아암들의 부재들, 및/또는 엔드-이펙터들(140, 142, 144, 146) 상의 기판들의 위치들을 감지하기 위한 하나 이상의 센서들을 제어할 수 있다.
도 1a-1c의 로봇의 작동은 도 5에 도시되어 있다. 도 5a는 후퇴된 모든 엔드-이펙터들을 보여준다. 도 5b, 5c, 5e, 및 5f는 각각 연장된 엔드-이펙터들(140, 142, 144, 146)을 보여준다. 도 5d는 동시에 연장된 엔드-이펙터들(140, 142)을 보여준다. 도 5g는 동시에 연장된 엔드-이펙터들(144, 146)을 보여준다. 도 5h는 동시에 연장된 모든 엔드-이펙터들, 예를 들어, 엔드-이펙터들(140, 142, 144, 146)을 보여준다.
상기 자기적 지지 시스템(248)은, 도 6a-6e(이들은 묘사의 명확성을 위해, 하나의 엔드-이펙터(140)를 가진 로봇(100)을 보여준다)에 도시된 바와 같이, 다른 횡단 플랫폼들과는 독립적으로, 횡단 플랫폼들 각각의 수직 위치, 측방향 위치, 피치 각, 롤 각도 및 요 각도(및, 이에 따라, 각개의 횡단 플랫폼에 의해 운반되는 엔드-이펙터의 수직 위치, 측방향 위치, 피치 각도, 롤 각도, 및 요 각도)를 조절하기 위해 사용될 수 있다. 도 6a에는, 수직 위치 조절이 화살표(600)로 표시되어 있으며, 이는 상부 및 하부 위치들 뿐만 아니라 중립 위치에 있는 엔드-이펙터(140)를 가상으로 보여주며; 도 6b에는, 피치 각도 조절이 화살표(610)로 표시되어 있고; 도 6c에는, 엔드-이펙터들(140, 142)의 측방향 위치 조절이 화살표(620)로 표시되어 있으며; 도 6d에는, 요 각도 조절이 화살표(630)로 도시되어 있고; 도 6e에는, 엔드-이펙터들(140, 142)의 롤 각도 조절이 화살표(640)로 도시되어 있다.
도 7-10을 더 참조하면, 위의 능력들에 대한 보다 상세한 설명을 용이하게 하기 위해 다음의 명명법이 도입될 수 있다:
CEE 엔드-이펙터 중심
CTP 횡단 플랫폼 중심
L 횡단 플랫폼의 유효 길이(m)
X 횡단 플랫폼 중심으로부터 엔드-이펙터 중심의 길이방향 오프셋(m)
Y 횡단 플랫폼 중심으로부터 엔드-이펙터 중심의 측방향 오프셋(m)
Z 횡단 플랫폼 중심으로부터 엔드-이펙터 중심의 수직 오프셋(m)
W 횡단 플랫폼의 유효 폭(m)
xEE 엔드-이펙터 중심의 x 좌표(m)
xTP 횡단 플랫폼 중심의 x 좌표(m)
xEE 엔드-이펙터 중심의 z 좌표(m)
y1F 횡단 플랫폼의 전방 센서의 y 좌표(m)
y1R 횡단 플랫폼의 후방 센서의 y 좌표(m)
yTP 횡단 플랫폼 중심의 y 좌표(m)
yTP0 공칭 위치에서 횡단 플랫폼 중심의 y 좌표(m)
z1F 횡단 플랫폼의 제1 측부의 전방 센서의 z 좌표(m)
z1R 횡단 플랫폼의 제1 측부의 후방 센서의 z 좌표(m)
z2C 횡단 플랫폼의 제2 측부의 중앙 센서의 z 좌표(m)
zTP 횡단 플랫폼 중심의 z 좌표(m)
zTP0 공칭 위치에서 횡단 플랫폼 중심의 z 좌표(m)
DVR 로봇 구동 유닛의 수직 리프트의 수직 조절(m)
qP 횡단 플랫폼과 엔드-이펙터의 피치 각도(rad)
qR 횡단 플랫폼과 엔드-이펙터의 롤 각도(rad)
qY 횡단 플랫폼과 엔드-이펙터의 요 각도(rad)
상기한 x, y, 및 z 좌표들은 로봇 아암(120)의 프레임(200)에 견고하게 연결된 좌표계에서 정의된다. 결과적으로, 상기 좌표계는 구동 유닛(110)의 구동 샤프트와 함께 회전할 수 있으며 구동 유닛(100)의 수직 리프트 메커니즘과 함께 수직으로 이동할 수 있다.
간략화를 위해, 도 7-10에 나타낸 바와 같이, 선형 작동 시스템(220)의 위치 센서(228)는 횡단 플랫폼(210)의 중앙에 위치하는 것으로 가정하고, 자기적 지지 시스템(248)의 센서들과 선형 작동 시스템(220)의 위치 센서(228)는 횡단 플랫폼(210) 상에서 동일한 평면 내에 위치하는 것으로 가정한다.
상기 로봇 아암(120)의 프레임(200)에 대한 횡단 플랫폼(210)의 순수한 병진 운동을 사용하여, 엔드-이펙터(142)(또는 임의의 다른 엔드-이펙터(140, 144, 146))의 수직 위치는 횡단 플랫폼을 다음과 같이 배치함으로써 조절될 수 있다:
z1F = zEE - Z (1)
z1R = zEE - Z (2)
z2C = zEE - Z (3)
도 8을 참조하면, 횡단 플랫폼(210)의 피치 각도는 다음의 방정식들에 따라 z 좌표들을 제어함으로써 조절될 수 있다:
z1F = zTP0 + (L/2) sin qP (4)
z1R = zTP0 - (L/2) sin qP (5)
z2C = zTP0 (6)
횡단 플랫폼(210)이 공칭 위치와 같은 초기 위치로부터 방정식 (4) 내지 (6)에 따라 새로운 위치로 재배치될 때, 횡단 플랫폼(210)은 횡단 플랫폼(210)의 중심에 대해 또는, 보다 정확하게는, 횡단 플랫폼(210)의 중심을 통과하고 좌표계의 y 축에 평행한 축을 중심으로 회전할 수 있다.
횡단 플랫폼(210)의 피치 각도는 순수한 병진 운동을 통해 달성될 수 있는 범위를 넘어서 엔드-이펙터(142)의 수직 위치를 조절하는 데 편리하게 사용될 수 있다. 횡단 플랫폼(210)의 피치 각도를 변경함으로써 엔드-이펙터(142)의 수직 위치를 조절하기 위해, 다음의 피치 각도는 방정식 (4) 내지 (6)에서 사용될 수 있다:
qP = acos[(zEE - zTP0) / sqrt(X2 + Z2)] + atan(X/Z) (7)
한편, 원하는 경우, 엔드-이펙터(142)의 피치 각도는 다음의 방정식들에 따라 횡단 플랫폼(210)을 배치함으로써 수직 위치와는 독립적으로(예를 들어, 어떠한 영향도 없이) 조절될 수 있다:
z1F = zEE - (X - L/2) sin qP - Z cos qP (8)
z1R = zEE - (X + L/2) sin qP ? Z cos qP (9)
z2C = zEE - X sin qP - Z cos qP (10)
횡단 플랫폼(210)이 공칭 위치와 같은 초기 위치로부터 방정식 (8) 내지 (10)에 따라 새로운 위치로 재배치될 때, 횡단 플랫폼(210)과 엔드-이펙터(142)는 엔드-이펙터 중심에 대해 또는, 보다 정확하게는, 엔드-이펙터 중심을 통과하고 좌표계의 y 축에 평행한 축을 중심으로 회전할 수 있다.
큰 피치 각도 조절의 경우, 방정식 (8) 내지 (10)에 따라 계산된 횡단 플랫폼(210)의 원하는 위치는 자기적 지지 시스템(248)의 범위를 벗어날 수 있다. 이는 횡단 플랫폼 중심으로부터 엔드-이펙터 중심의 길이방향 오프셋의 영향에 기인하여 일어날 수 있다. 이러한 상황에서, 로봇 구동 유닛의 수직 리프트 메커니즘은 자기적 지지 시스템(248)의 범위 내에 횡단 플랫폼(210)을 유지하기 위해 편리하게 이용될 수 있다. 횡단 플랫폼(210)의 위치(위에서 정의된 바와 같이, 로봇 아암(120)의 프레임(200)에 견고하게 연결된 좌표계에서 표현됨) 및 구동 유닛(110)의 수직 리프트 메커니즘의 수직 위치의 조절은 다음 방정식들을 사용하여 결정될 수 있다:
z1F = zEE + (L/2) sin qP - Z cos qP (11)
z1R = zEE - (L/2) sin qP - Z cos qP (12)
z2C = zEE - Z cos qP (13)
DVR = -X sin qP (14)
실제로, 구동 유닛(110)의 수직 리프트 메커니즘의 수직 위치의 조절은 로봇(100)의 다수의 엔드-이펙터들에 공통적인 인자들, 예를 들어, 구동 유닛(110)과 관련된 구조적 편향을 보상할 수 있으며, 로봇 아암(120)의 프레임(200)에 대한 횡단 플랫폼(210)의 배치는 개별 엔드-이펙터들에 특정된 조절, 예를 들어 특정 워크스테이션에 대한 엔드-이펙터의 오정렬을 위해 사용될 수 있다.
피치 각도에 관계없이 x 축 방향으로 엔드-이펙터의 원하는 위치를 유지하기 위해, 횡단 플랫폼(210)은 (선형 작동 시스템(220)을 사용하여) 다음과 같이 배치될 수 있다:
xTP = xEE - X cos qP + Z sin qP (15)
유사하게, 이제 도 9를 참조하면, 순수한 병진 운동을 사용하여, 엔드-이펙터의 측방향 위치는 다음과 같이 횡단 플랫폼(210)을 배치함으로써 조절될 수 있다:
y1F = yEE - (W/2 + Y) (16)
y1R = yEE - (W/2 + Y) (17)
횡단 플랫폼(210)의 요 각도는 다음의 방정식들에 따라 y 좌표를 제어함으로써 조절될 수 있다:
y1F = yTP0 - (W/2) cos qY + (L/2) sin qY (18)
y1R = yTP0 - (W/2) cos qY - (L/2) sin qY (19)
횡단 플랫폼(210)이 공칭 위치와 같은 초기 위치로부터 방정식 (18)과 (19)에 따라 새로운 위치로 재배치될 때, 횡단 플랫폼(210)은 횡단 플랫폼 중심에 대해 또는, 보다 정확하게는, 횡단 플랫폼 중심을 통과하고 좌표계의 z 축에 평행한 축을 중심으로 회전할 수 있다.
횡단 플랫폼(210)의 요 각도는 순수 병진 운동을 통해 달성될 수 있는 범위를 넘어서 엔드-이펙터의 측방향 위치를 조절하는 데 편리하게 사용될 수 있다. 횡단 플랫폼(210)의 요 각도를 변경함으로써 엔드-이펙터의 측방향 위치를 조절하기 위해, 다음의 요 각도는 방정식 (18)과 (19)에서 사용될 수 있다:
qY = acos{(yEE - yTP0)/sqrt[X2 + (W/2 + Y)2]} + atan[X/(W/2 + Y)] (20)
한편, 원하는 경우, 엔드-이펙터의 요 각도는 다음의 방정식들에 따라 횡단 플랫폼(210)을 배치함으로써 측방향 위치와는 독립적으로(예를 들어, 어떠한 영향도 없이) 조절될 수 있다:
y1F = yEE - (X - L/2) sin qY - (W/2 + Y) cos qY (21)
y1R = yEE - (X + L/2) sin qY - (W/2 + Y) cos qY (22)
횡단 플랫폼(210)이 공칭 위치와 같은 초기 위치로부터 방정식들 (21)과 (22)에 따라 새로운 위치로 재배치될 때, 횡단 플랫폼(210)과 엔드-이펙터는 엔드-이펙터 중심에 대해 또는, 보다 정확하게는, 엔드-이펙터 중심을 통과하고 좌표계의 z 축에 평행한 축을 중심으로 회전할 수 있다.
요 각도에 관계없이 x 축 방향으로 엔드-이펙터의 원하는 위치를 유지하기 위해, 횡단 플랫폼(210)은 (선형 작동 시스템(220)을 사용하여) 다음과 같이 배치될 수 있다:
xTP = xEE - X cos qY + Y sin qY (23)
마지막으로, 도 10을 참조하면, 횡단 플랫폼(210)과 엔드-이펙터의 롤 각도는 다음의 방정식들에 따라 횡단 플랫폼(210)의 z 좌표들을 제어함으로써 조절될 수 있다:
z1F = zTF0 - (L/2) sin qR (24)
z1R = zTF0 - (L/2) sin qR (25)
z2C = zTF0 + (L/2) sin qR (26)
횡단 플랫폼(210)이 공칭 위치와 같은 초기 위치로부터 방정식 (24) 내지 (26)에 따라 새로운 위치로 재배치될 때, 횡단 플랫폼은 횡단 플랫폼 중심에 대해 또는, 보다 정확하게는, 횡단 플랫폼 중심을 통과하고 좌표계의 x 축에 평행한 축을 중심으로 회전할 수 있다.
상기한 방정식들 (14) 내지 (26)에 따fms 롤 각도의 조절은 엔드-이펙터의 수직 및 측방향 위치를 변경할 수 있다. 엔드-이펙터의 수직 및 측방향 위치와는 독립적으로(예를 들어, 어떠한 영향도 없이) 롤 각도를 조절하기 위해, 횡단 플랫폼(210)은 다음의 방정식들에 따라 배치될 수 있다.
y1F = yEE - (Y + W/2) cos qR + Z sin qR (27)
y1R = yEE - (Y + W/2) cos qR + Z sin qR (28)
z1F = zEE - (Y + W/2) sin qR - Z cos qR (29)
z1R = zEE - (Y + W/2) sin qR - Z cos qR (30)
z2C = zEE - (X - W/2) sin qR - Z cos qR (31)
횡단 플랫폼(210)이 공칭 위치와 같은 초기 위치로부터 방정식 (29) 내지 (31)에 따라 새로운 위치로 재배치될 때, 횡단 플랫폼(210)과 엔드-이펙터는 엔드-이펙터 중심에 대해 또는, 보다 정확하게는, 엔드-이펙터 중심을 통과하고 좌표계의 x 축에 평행한 축을 중심으로 회전할 수 있다.
상기 횡단 플랫폼들(210) 각각의 수직 위치, 측방향 위치, 피치 각도, 롤 각도, 및 요 각도(및, 이에 따라, 횡단 플랫폼(210)에 의해 운반되는 엔드-이펙터의 수직 위치, 측방향 위치, 피치 각도, 롤 각도, 및 요 각도)를 조절하는 능력은, 예를 들어, 다음의 (a) - (d)의 기능들과 이들의 조합을 위해 편리하게 사용될 수 있다: (a) 페이로드가 워크스테이션으로 전달될 때 엔드-이펙터 상의 페이로드의 오정렬에 대한 보상, (b) 로봇(100), 예를 들어, 구동 유닛(110), 로봇 아암(120)의 프레임(200) 또는 엔드-이펙터와 그 지지 구조물의 구조적 편향(deflection)에 대한 보상, (c) 예를 들어, 엔드-이펙터를 수평으로 유지하는 엔드-이펙터의 능동 레벨링(active leveling), 및 (d) 예를 들어, 워크스테이션에 대한 엔드-이펙터의 능동 정렬.
상기한 조절들은 로봇(100)의 모션 축들, 예컨대, 구동 유닛(110)과 관련된 회전 및 수직 리프트 축들 또는 로봇 아암(120)과 관련된 선형 모션 축들이 정지 상태일 때 이루어지거나, 또는 로봇(100)의 모션 중에, 원하는 경우, 예를 들어, 회전 운동, 수직 이동 및/또는 선형 전장/후퇴 이동 중에, 로봇(100)의 하나 이상의 모션 축들과 협력하여 이루어질 수 있다는 점에 유의해야 한다.
전술한 특정한 예시적인 실시예에서, 상기 로봇(100)은 4개의 엔드-이펙터들 A, B, C, D을 포함한다. 이들은 2쌍의 나란한 엔드-이펙터들, 예를 들어, 상부 쌍과 하부 쌍으로 구성되며, 2개의 쌍들은 적층된 구성으로 배치된다. 대안으로서, 상기 로봇(100)은 단일의 엔드-이펙터, 2개 이상의 적층된 엔드-이펙터들, 2개 이상의 나란한 엔드-이펙터들, 또는 적층 및 나란한 엔드-이펙터 배치들의 임의의 적합한 조합을 포함할 수 있다.
다른 예시적인 실시예에서, 좌측 및 우측 엔드-이펙터들은 동일한 횡단 플랫폼(210)에 연결될 수 있다. 일 예로서, 상부 엔드-이펙터들 A와 B는 하나의 횡단 플랫폼(210)에 연결될 수 있으며, 하부 엔드-이펙터들 C와 D는 다른 횡단 플랫폼에 연결될 수 있다.
또 다른 예시적인 실시예에서, 상기 로봇 아암(120)은 좌측 엔드-이펙터들(예를 들어, 엔드-이펙터들 A와 C)과 우측 엔드-이펙터들(예를 들어, 엔드-이펙터들 B와 D)이 서로에 대해 측방향(좌측 및 우측)으로 병진운동(이동)할 수 있다.
또 다른 예시적인 실시예에서, 상기 로봇 아암(120)의 프레임(200)은 2개의 부분들을 포함할 수 있으며, 이들은, 예를 들어, 서로에 대해 제한된 범위 내에서 회전하도록 구성될 수 있다. 일 예로서, 상기 프레임(200)의 한 부분은 좌측 엔드-이펙터들(예를 들어, 엔드-이펙터들(140 및 144))을 지지할 수 있으며, 프레임의 다른 부분은 우측 엔드-이펙터들(예를 들어, 엔드-이펙터들(142 및 146)을 지지할 수 있다. 다른 예로서, 상기 프레임(200)의 한 부분은 상부 엔드-이펙터들(예를 들어, 엔드-이펙터들(140, 142))을 지지할 수 있으며, 다른 부분은 하부 엔드-이펙터들(예를 들어, 엔드-이펙터들(144, 146))을 지지할 수 있다.
또한, 상기 구동 유닛(110)은 하나보다 많은 스핀들 조립체와 하나보다 많은 수직 리프트 메커니즘을 포함할 수 있다는 점에 유의해야 한다. 예를 들어, 전술한 로봇 아암(120)의 프레임(200)의 부분들 각각에 대해 전용 수직 리프트 메커니즘을 가지는 하나의 스핀들 조립체가 사용될 수 있다.
비록 도 1a-2e에 도시된 예시적인 실시예에 대한 설명이 선형 액추에이터(222)의 고정부가 수동적(예를 들어, 자석 트랙(240))일 수 있고 선형 액추에이터(222)의 가동부가 능동적(예를 들어, 코일들(238)을 가진 강제자)일 수 있음을 제안하고 있지만, 선형 액추에이터(222)의 고정부가 능동적(예를 들어, 코일(238)의 트랙)일 수 있으며 선형 액추에이터(222)의 가동부가 수동적(예를 들어, 자석 플레이트)일 수 있다.
유사하게, 비록 도 1a-2e에 도시된 예시적인 실시예의 설명이 자기적 지지 시스템의 수직 및 수평 액추에이터들과 센서들이 횡단 플랫폼(210)에 부착될 수 있음을 제안하고 있지만, 수직 및 수평 액추에이터들과 센서들은 로봇 아암(120)의 프레임(200)에 부착될 수 있으며 횡단 플랫폼(210)의 모션의 원하는 범위를 따라서 분포될 수 있다.
대안으로서, 선형 액추에이터(222), 수직 및 수평 액추에이터들, 및 수직 및 수평 센서들의 능동 및 수동 부분들의 위치들의 임의의 적절한 조합이 사용될 수 있다.
여기에서 설명된 특징들은 종래의 로봇 메커니즘들의 기계적 베어링들과 관련된 오염을 제거하면서 청정 및 진공-환경 응용 분야에서 워크스테이션들로부터/워크스테이션들로 페이로드를 픽킹(picking) 및 배치할 수 있는 로봇을 제공하는 데 사용될 수 있다. 여기에서 설명된 특징들은 (a) 다수의 페이로드들을 동시에 운반, (b) 다수의 페이로드들을 동시에 픽킹, 배치 및 교체, 및 (c) 개별 페이로드들을 독립적으로 픽킹, 배치, 및 교체하는 능력들을 제공하기 위해 사용될 수 있다. 상기한 능력들은 페이로드의 오염을 감소시켜 생산 수율을 증가시키고 다수의 페이로드들을 동시에 처리하여 생산성을 향상시키면서, 예를 들어, 워크스테이션 유지보수로 인해 개별 페이로드들을 순차적으로 처리할 수 있는 유연성을 제공한다.
일 예에서, 장치는 구동 유닛(drive unit); 및 상기 구동 유닛에 연결된 아암 조립체(arm assembly);를 포함하며, 상기 아암 조립체는: 위에 배치된 페이로드를 운반하도록 구성된 엔드-이펙터(end-effector)를 가지는 횡단 플랫폼(traversing platform); 상기 횡단 플랫폼을 선형 방향으로 구동시키도록 구성된 선형 작동 시스템(linear actuation system); 및 상기 아암 조립체의 프레임에 부착된 적어도 하나의 가이드(guide), 상기 횡단 플랫폼에 부착된 복수의 수직 액추에이터들, 및 상기 횡단 플랫폼에 부착된 복수의 수평 액추에이터들을 포함하는 자기적 지지 시스템(magnetic support system);을 포함하며, 상기 복수의 수직 액추에이터들은, 상기 적어도 하나의 가이드와 함께, 상기 횡단 플랫폼을 선형 방향에 대해 수직 방향으로 이동시키도록 구성되고, 상기 복수의 수평 액추에이터들은, 상기 적어도 하나의 가이드와 함께, 상기 횡단 플랫폼을 선형 방향에 대해 수평 방향으로 이동시키도록 구성된다.
상기 선형 작동 시스템은 적어도 하나의 선형 액추에이터, 적어도 하나의 위치 센서, 및 적어도 하나의 위치 제어 시스템을 포함할 수 있다. 상기 복수의 수직 액추에이터들은 3개의 양방향 전자기 액추에이터들을 포함할 수 있으며, 상기 3개의 양방향 전자기 액추에이터들 각각은 상기 횡단 플랫폼에 부착되고 상기 횡단 플랫폼과 상기 적어도 하나의 가이드 사이에 전자기력을 생성하도록 구성된다. 상기 3개의 양방향 전자기 액추에이터들 중 제1 양방향 전자기 액추에이터는 상기 횡단 플랫폼의 측부에 근접하여 부착될 수 있고, 상기 3개의 양방향 전자기 액추에이터들 중 제2 양방향 전자기 액추에이터는 상기 횡단 플랫폼의 전방에 근접하여 부착될 수 있으며, 상기 3개의 양방향 전자기 액추에이터들 중 제3 양방향 전자기 액추에이터는 상기 횡단 플랫폼의 후방에 근접하여 부착될 수 있다. 상기 복수의 수평 액추에이터들은 3개의 일방향 전자기 액추에이터들을 포함할 수 있으며, 상기 3개의 일방향 전자기 액추에이터들 각각은 상기 횡단 플랫폼에 부착되고 상기 횡단 플랫폼과 상기 적어도 하나의 가이드 사이에 전자기력을 생성하도록 구성된다. 상기 3개의 일방향 전자기 액추에이터들 중 제1 일방향 전자기 액추에이터는 상기 횡단 플랫폼의 측부에 근접하여 부착될 수 있고, 상기 3개의 일방향 전자기 액추에이터들 중 제2 일방향 전자기 액추에이터는 상기 횡단 플랫폼의 전방에 근접하여 부착될 수 있으며, 상기 3개의 일방향 전자기 액추에이터들 중 제3 일방향 전자기 액추에이터는 상기 횡단 플랫폼의 후방에 근접하여 부착될 수 있다. 상기 장치는 복수의 수직 센서들과 복수의 수평 센서들을 더 포함할 수 있으며, 상기 수직 센서들 각각은 상기 횡단 플랫폼이 수직 방향으로 이동할 때 상기 횡단 플랫폼의 위치를 측정하도록 구성되고, 상기 수평 센서들 각각은 상기 횡단 플랫폼이 수평 방향으로 이동할 때 상기 횡단 플랫폼의 위치를 측정하도록 구성된다. 상기 복수의 수직 센서들은 3개의 수직 센서들을 포함할 수 있고 상기 복수의 수직 액추에이터들은 3개의 수직 액추에이터들을 포함할 수 있으며, 상기 3개의 수직 센서들 각각은 상기 복수의 수직 액추에이터들 중 대응되는 하나의 수직 액추에이터에 근접하여 위치한다. 상기 복수의 수평 센서들은 2개의 수평 센서들을 포함할 수 있고, 상기 2개의 수평 센서들 중 제1 수평 센서는 상기 수평 액추에이터들 중 제1 액추에이터에 근접하여 위치하고, 상기 2개의 수평 센서들 중 제2 수평 센서는 상기 수평 액추에이터들 중 제2 수평 액추에이터에 근접하여 위치한다. 상기 수직 센서들과 상기 수평 센서들은 광학식 센서들, 자기식 센서들, 유도식 센서들, 또는 용량식 센서들일 수 있다. 상기 장치는 상기 구동 유닛 또는 아암 조립체 중 하나 이상에 결합된 제어 시스템을 더 포함할 수 있으며, 상기 제어 시스템은 적어도 하나의 프로세서(processor) 및 컴퓨터 프로그램 코드를 포함하는 적어도 하나의 비일시적 메모리를 포함한다.
다른 예에서, 장치는 적어도 하나의 프로세서(processor); 및 컴퓨터 프로그램 코드를 포함하는 적어도 하나의 비일시적 메모리;를 포함하며, 상기 적어도 하나의 메모리와 상기 컴퓨터 프로그램 코드는, 상기 적어도 하나의 프로세서와 함께, 상기 장치가 적어도: 로봇의 횡단 플랫폼의 수직 위치와 관련된 제1, 제2 및 제3 자유도를 제어하기 위해 3개의 수직 액추에이터들을 작동시키고; 상기 로봇의 횡단 플랫폼의 수평 위치와 관련된 제4 및 제5 자유도를 제어하기 위해 3개의 수평 액추에이터들을 작동시키며; 상기 로봇의 횡단 플랫폼의 선형 이동과 관련된 제6 자유도를 제어하기 위해 선형 액추에이터를 작동시키게 하도록 구성된다.
상기 장치가 제1, 제2, 및 제3 자유도를 제어하기 위해 3개의 수직 액추에이터들을 작동시키게 하는 것은 상기 횡단 플랫폼의 z 축 좌표, 피치 각도(pitch angle), 및 롤 각도(roll angle)를 제어하는 것을 포함할 수 있다. 상기 횡단 플랫폼의 피치 각도는 상기 횡단 플랫폼의 수직 위치를 조절하기 위해 변경될 수 있다. 상기 횡단 플랫폼의 피치 각도는 상기 횡단 플랫폼의 수직 위치와는 독립적으로 변경될 수 있다. 상기 장치가 제4 및 제5 자유도를 제어하기 위해 3개의 수평 액추에이터들을 작동시키게 하는 것은 상기 횡단 플랫폼의 y 축 좌표 및 요 각도(yaw angle)를 제어하는 것을 포함할 수 있다. 상기 횡단 플랫폼의 요 각도는 상기 횡단 플랫폼의 수평 위치를 조절하기 위해 변경될 수 있다. 상기 횡단 플랫폼의 요 각도는 상기 횡단 플랫폼의 수평 위치와는 독립적으로 변경될 수 있다. 상기 장치가 제6 자유도를 제어하기 위해 선형 액추에이터를 작동시키게 하는 것은 상기 횡단 플랫폼의 x 축 좌표를 제어하는 것을 포함할 수 있다. 상기 횡단 플랫폼의 롤 각도는 z 축을 따른 상기 횡단 플랫폼의 위치를 조절하기 위해 변경될 수 있다. 상기 횡단 플랫폼의 롤 각도는 상기 횡단 플랫폼의 수직 위치 및 상기 횡단 플랫폼의 수평 위치와는 독립적으로 변경될 수 있다.
또 다른 예에서, 로봇의 횡단 플랫폼의 위치를 조절하는 방법은 상기 횡단 플랫폼의 수직 위치와 관련된 제1, 제2, 및 제3 자유도를 제어하기 위해 3개의 수직 액추에이터들을 작동시키는 단계; 상기 횡단 플랫폼의 수평 위치와 관련된 제4 및 제5 자유도를 제어하기 위해 3개의 수평 액추에이터들을 작동시키는 단계; 및 상기 횡단 플랫폼의 선형 이동과 관련된 제6 자유도를 제어하기 위해 선형 액추에이터를 작동시키는 단계;를 포함한다.
상기 제1, 제2, 및 제3 자유도를 제어하기 위해 3개의 수직 액추에이터들을 작동시키는 단계는 상기 횡단 플랫폼의 z 축 좌표, 피치 각도, 및 롤 각도를 제어하는 것을 포함할 수 있다. 상기 횡단 플랫폼의 피치 각도를 제어하는 것은 상기 횡단 플랫폼의 수직 위치를 조절할 수 있다. 상기 횡단 플랫폼의 피치 각도를 제어하는 것은 상기 횡단 플랫폼의 수직 위치를 변경시키지 않을 수 있다. 상기 제4 및 제5 자유도를 제어하기 위해 3개의 수평 액추에이터들을 작동시키는 단계는 상기 횡단 플랫폼의 y 축 좌표 및 요 각도를 제어하는 것을 포함할 수 있다. 상기 횡단 플랫폼의 요 각도를 제어하는 것은 상기 횡단 플랫폼의 수평 위치를 조절할 수 있다. 상기 횡단 플랫폼의 요 각도를 제어하는 것은 상기 횡단 플랫폼의 수평 위치를 변경시키지 않을 수 있다. 상기 제6 자유도를 제어하기 위해 선형 액추에이터를 작동시키는 단계는 상기 횡단 플랫폼의 x 축 좌표를 제어하는 것을 포함할 수 있다.
또 다른 예에서, 장치는 구동 유닛; 및 상기 구동 유닛에 연결된 아암 조립체;를 포함한다. 상기 아암 조립체는: 위에 배치된 제1 페이로드를 운반하도록 구성된 제1 엔드-이펙터를 가지는 제1 횡단 플랫폼; 상기 제1 횡단 플랫폼을 제1 방향으로 구동시키도록 구성된 제1 선형 작동 시스템; 및 상기 아암 조립체의 프레임에 부착된 적어도 하나의 제1 가이드, 상기 제1 횡단 플랫폼에 부착된 복수의 제1 수직 액추에이터들, 및 상기 제1 횡단 플랫폼에 부착된 복수의 제1 수평 액추에이터들을 포함하는 제1 자기적 지지 시스템으로서, 상기 복수의 제1 수직 액추에이터들은, 상기 적어도 하나의 제1 가이드와 함께, 상기 제1 횡단 플랫폼을 수직 방향으로 이동시키도록 구성되고, 상기 복수의 제1 수평 액추에이터들은, 상기 적어도 하나의 제1 가이드와 함께, 상기 제1 횡단 플랫폼을 수평 방향으로 이동시키도록 구성되는, 제1 자기적 지지 시스템; 및 위에 배치된 제2 페이로드를 운반하도록 구성된 제2 엔드-이펙터를 가지는 적어도 하나의 제2 횡단 플랫폼; 상기 제2 횡단 플랫폼을 제2 방향으로 구동시키도록 구성된 제2 선형 작동 시스템; 및 상기 아암 조립체의 프레임에 부착된 적어도 하나의 제2 가이드, 상기 제2 횡단 플랫폼에 부착된 복수의 제2 수직 액추에이터들, 및 상기 제2 횡단 플랫폼에 부착된 복수의 제2 수평 액추에이터들을 포함하는 제2 자기적 지지 시스템으로서, 상기 복수의 제2 수직 액추에이터들은, 상기 적어도 하나의 제2 가이드와 함께, 상기 제2 횡단 플랫폼을 수직 방향으로 이동시키도록 구성되고, 상기 복수의 제2 수평 액추에이터들은, 상기 적어도 하나의 제2 가이드와 함께, 상기 제2 횡단 플랫폼을 수평 방향으로 이동시키도록 구성되는, 제2 자기적 지지 시스템;을 포함한다.
상기 제1 엔드-이펙터와 상기 제2 엔드-이펙터는 나란하게 배치될 수 있다. 상기 제1 엔드-이펙터와 상기 제2 엔드-이펙터는 적층된 구성으로 배치될 수 있다. 상기 복수의 제1 수직 액추에이터들은 3개의 양방향 전자기 액추에이터들을 포함할 수 있으며, 상기 3개의 양방향 전자기 액추에이터들 각각은 상기 제1 횡단 플랫폼에 부착되고 상기 제1 횡단 플랫폼과 상기 적어도 하나의 제1 가이드 사이에 전자기력을 생성하도록 구성되며; 상기 복수의 제2 수직 액추에이터들은 3개의 양방향 전자기 액추에이터들을 포함할 수 있으며, 상기 3개의 양방향 전자기 액추에이터들 각각은 상기 제2 횡단 플랫폼에 부착되고 상기 제2 횡단 플랫폼과 상기 적어도 하나의 제2 가이드 사이에 전자기력을 생성하도록 구성된다. 상기 복수의 제1 수평 액추에이터들은 3개의 일방향 전자기 액추에이터들을 포함할 수 있으며, 상기 3개의 일방향 전자기 액추에이터들 각각은 상기 제1 횡단 플랫폼에 부착되고 상기 제1 횡단 플랫폼과 상기 적어도 하나의 제1 가이드 사이에 전자기력을 생성하도록 구성되며, 상기 복수의 제2 수평 액추에이터들은 3개의 일방향 전자기 액추에이터들을 포함할 수 있으며, 상기 3개의 일방향 전자기 액추에이터들 각각은 상기 제2 횡단 플랫폼에 부착되고 상기 제2 횡단 플랫폼과 상기 적어도 하나의 제2 가이드 사이에 전자기력을 생성하도록 구성된다. 상기 장치는 복수의 제1 수직 센서들과 복수의 제1 수평 센서들, 및 복수의 제2 수직 센서들과 복수의 제2 수평 센서들을 더 포할 수 있으며, 상기 제1 수직 센서들 각각은 수직 방향으로 상기 제1 횡단 플랫폼의 위치를 측정하도록 구성되고, 상기 제1 수평 센서들 각각은 수평 방향으로 상기 제1 횡단 플랫폼의 위치를 측정하도록 구성되며, 상기 제2 수직 센서들 각각은 수직 방향으로 상기 제2 횡단 플랫폼의 위치를 측정하도록 구성되고, 상기 제2 수평 센서들 각각은 수평 방향으로 상기 제2 횡단 플랫폼의 위치를 측정하도록 구성된다. 상기 장치는 상기 구동 유닛 또는 아암 조립체 중 하나 이상에 결합된 제어 시스템을 더 포함할 수 있으며, 상기 제어 시스템은 적어도 하나의 프로세서 및 컴퓨터 프로그램 코드를 포함하는 적어도 하나의 비일시적 메모리를 포함한다.
전술한 설명은 단지 예시적인 것임을 이해해야 한다. 다양한 대안들과 수정들이 당업자에 의해 고안될 수 있다. 예를 들어, 위에서 설명된 상이한 실시예들의 특징들은 새로운 실시예로 선택적으로 조합될 수 있다. 따라서, 설명은 첨부된 청구항들의 범위 내에 속하는 이러한 모든 대안들, 수정들 및 변형들을 포괄하도록 의도된다.

Claims (36)

  1. 구동 유닛(drive unit); 및 상기 구동 유닛에 연결된 아암 조립체(arm assembly);를 포함하는 장치로서,
    상기 아암 조립체는:
    위에 배치된 페이로드를 운반하도록 구성된 엔드-이펙터(end-effector)를 가지는 횡단 플랫폼(traversing platform);
    상기 횡단 플랫폼을 선형 방향으로 구동시키도록 구성된 선형 작동 시스템(linear actuation system); 및
    상기 아암 조립체의 프레임에 부착된 적어도 하나의 가이드(guide), 상기 횡단 플랫폼에 부착된 복수의 수직 액추에이터들, 및 상기 횡단 플랫폼에 부착된 복수의 수평 액추에이터들을 포함하는 자기적 지지 시스템(magnetic support system)으로서, 상기 복수의 수직 액추에이터들은, 상기 적어도 하나의 가이드와 함께, 상기 횡단 플랫폼을 선형 방향에 대해 수직 방향으로 이동시키도록 구성되고, 상기 복수의 수평 액추에이터들은, 상기 적어도 하나의 가이드와 함께, 상기 횡단 플랫폼을 선형 방향에 대해 수평 방향으로 이동시키도록 구성되는, 자기적 지지 시스템;을 포함하는, 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 선형 작동 시스템은 적어도 하나의 선형 액추에이터, 적어도 하나의 위치 센서, 및 적어도 하나의 위치 제어 시스템을 포함하는, 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 복수의 수직 액추에이터들은 3개의 양방향 전자기 액추에이터들을 포함하며, 상기 3개의 양방향 전자기 액추에이터들 각각은 상기 횡단 플랫폼에 부착되고 상기 횡단 플랫폼과 상기 적어도 하나의 가이드 사이에 전자기력을 생성하도록 구성되는, 장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 3개의 양방향 전자기 액추에이터들 중 제1 양방향 전자기 액추에이터는 상기 횡단 플랫폼의 측부에 근접하여 부착되고, 상기 3개의 양방향 전자기 액추에이터들 중 제2 양방향 전자기 액추에이터는 상기 횡단 플랫폼의 전방에 근접하여 부착되며, 상기 3개의 양방향 전자기 액추에이터들 중 제3 양방향 전자기 액추에이터는 상기 횡단 플랫폼의 후방에 근접하여 부착되는, 장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 복수의 수평 액추에이터들은 3개의 일방향 전자기 액추에이터들을 포함하며, 상기 3개의 일방향 전자기 액추에이터들 각각은 상기 횡단 플랫폼에 부착되고 상기 횡단 플랫폼과 상기 적어도 하나의 가이드 사이에 전자기력을 생성하도록 구성되는, 장치.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 3개의 일방향 전자기 액추에이터들 중 제1 일방향 전자기 액추에이터는 상기 횡단 플랫폼의 측부에 근접하여 부착되고, 상기 3개의 일방향 전자기 액추에이터들 중 제2 일방향 전자기 액추에이터는 상기 횡단 플랫폼의 전방에 근접하여 부착되며, 상기 3개의 일방향 전자기 액추에이터들 중 제3 일방향 전자기 액추에이터는 상기 횡단 플랫폼의 후방에 근접하여 부착되는, 장치.
  7. 제1항에 있어서,
    복수의 수직 센서들과 복수의 수평 센서들을 더 포함하며, 상기 수직 센서들 각각은 상기 횡단 플랫폼이 수직 방향으로 이동할 때 상기 횡단 플랫폼의 위치를 측정하도록 구성되고, 상기 수평 센서들 각각은 상기 횡단 플랫폼이 수평 방향으로 이동할 때 상기 횡단 플랫폼의 위치를 측정하도록 구성되는, 장치.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 복수의 수직 센서들은 3개의 수직 센서들을 포함하고 상기 복수의 수직 액추에이터들은 3개의 수직 액추에이터들을 포함하며, 상기 3개의 수직 센서들 각각은 상기 복수의 수직 액추에이터들 중 대응되는 하나의 수직 액추에이터에 근접하여 위치하는, 장치.
  9. 제7항에 있어서,
    상기 복수의 수평 센서들은 2개의 수평 센서들을 포함하고, 상기 2개의 수평 센서들 중 제1 수평 센서는 상기 수평 액추에이터들 중 제1 액추에이터에 근접하여 위치하고, 상기 2개의 수평 센서들 중 제2 수평 센서는 상기 수평 액추에이터들 중 제2 수평 액추에이터에 근접하여 위치하는, 장치.
  10. 제7항에 있어서,
    상기 수직 센서들과 상기 수평 센서들은 광학식 센서들, 자기식 센서들, 유도식 센서들, 또는 용량식 센서들인, 장치.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 구동 유닛 또는 아암 조립체 중 하나 이상에 결합된 제어 시스템을 더 포함하며, 상기 제어 시스템은 적어도 하나의 프로세서(processor) 및 컴퓨터 프로그램 코드를 포함하는 적어도 하나의 비일시적 메모리를 포함하는, 장치.
  12. 적어도 하나의 프로세서(processor); 및 컴퓨터 프로그램 코드를 포함하는 적어도 하나의 비일시적 메모리;를 포함하는 장치로서,
    상기 적어도 하나의 메모리와 상기 컴퓨터 프로그램 코드는, 상기 적어도 하나의 프로세서와 함께, 상기 장치가 적어도:
    로봇의 횡단 플랫폼의 수직 위치와 관련된 제1, 제2, 및 제3 자유도를 제어하기 위해 3개의 수직 액추에이터들을 작동시키고;
    상기 로봇의 횡단 플랫폼의 수평 위치와 관련된 제4 및 제5 자유도를 제어하기 위해 3개의 수평 액추에이터들을 작동시키며;
    상기 로봇의 횡단 플랫폼의 선형 이동과 관련된 제6 자유도를 제어하기 위해 선형 액추에이터를 작동시키게 하도록 구성되는, 장치.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 장치가 제1, 제2, 및 제3 자유도를 제어하기 위해 3개의 수직 액추에이터들을 작동시키게 하는 것은 상기 횡단 플랫폼의 z 축 좌표, 피치 각도(pitch angle), 및 롤 각도(roll angle)를 제어하는 것을 포함하는, 장치.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 횡단 플랫폼의 피치 각도는 상기 횡단 플랫폼의 수직 위치를 조절하기 위해 변경되는, 장치.
  15. 제13항에 있어서,
    상기 횡단 플랫폼의 피치 각도는 상기 횡단 플랫폼의 수직 위치와는 독립적으로 변경되는, 장치.
  16. 제12항에 있어서,
    상기 장치가 제4 및 제5 자유도를 제어하기 위해 3개의 수평 액추에이터들을 작동시키게 하는 것은 상기 횡단 플랫폼의 y 축 좌표 및 요 각도(yaw angle)를 제어하는 것을 포함하는, 장치.
  17. 제16항에 있어서,
    상기 횡단 플랫폼의 요 각도는 상기 횡단 플랫폼의 수평 위치를 조절하기 위해 변경되는, 장치.
  18. 제16항에 있어서,
    상기 횡단 플랫폼의 요 각도는 상기 횡단 플랫폼의 수평 위치와는 독립적으로 변경되는, 장치.
  19. 제12항에 있어서,
    상기 장치가 제6 자유도를 제어하기 위해 선형 액추에이터를 작동시키게 하는 것은 상기 횡단 플랫폼의 x 축 좌표를 제어하는 것을 포함하는, 장치.
  20. 제13항에 있어서,
    상기 횡단 플랫폼의 롤 각도는 z 축을 따른 상기 횡단 플랫폼의 위치를 조절하기 위해 변경되는, 장치.
  21. 제13항에 있어서,
    상기 횡단 플랫폼의 롤 각도는 상기 횡단 플랫폼의 수직 위치 및 상기 횡단 플랫폼의 수평 위치와는 독립적으로 변경되는, 장치.
  22. 로봇의 횡단 플랫폼의 위치를 조절하는 방법으로서, 상기 방법은:
    상기 횡단 플랫폼의 수직 위치와 관련된 제1, 제2, 및 제3 자유도를 제어하기 위해 3개의 수직 액추에이터들을 작동시키는 단계;
    상기 횡단 플랫폼의 수평 위치와 관련된 제4 및 제5 자유도를 제어하기 위해 3개의 수평 액추에이터들을 작동시키는 단계; 및
    상기 횡단 플랫폼의 선형 이동과 관련된 제6 자유도를 제어하기 위해 선형 액추에이터를 작동시키는 단계;를 포함하는, 방법.
  23. 제22항에 있어서,
    상기 제1, 제2, 및 제3 자유도를 제어하기 위해 3개의 수직 액추에이터들을 작동시키는 단계는 상기 횡단 플랫폼의 z 축 좌표, 피치 각도, 및 롤 각도를 제어하는 것을 포함하는, 방법.
  24. 제23항에 있어서,
    상기 횡단 플랫폼의 피치 각도를 제어하는 것은 상기 횡단 플랫폼의 수직 위치를 조절하는, 방법.
  25. 제23항에 있어서,
    상기 횡단 플랫폼의 피치 각도를 제어하는 것은 상기 횡단 플랫폼의 수직 위치를 변경시키지 않는, 방법.
  26. 제22항에 있어서,
    상기 제4 및 제5 자유도를 제어하기 위해 3개의 수평 액추에이터들을 작동시키는 단계는 상기 횡단 플랫폼의 y 축 좌표 및 요 각도를 제어하는 것을 포함하는, 방법.
  27. 제26항에 있어서,
    상기 횡단 플랫폼의 요 각도를 제어하는 것은 상기 횡단 플랫폼의 수평 위치를 조절하는, 방법.
  28. 제26항에 있어서,
    상기 횡단 플랫폼의 요 각도를 제어하는 것은 상기 횡단 플랫폼의 수평 위치를 변경시키지 않는, 방법.
  29. 제22항에 있어서,
    상기 제6 자유도를 제어하기 위해 선형 액추에이터를 작동시키는 단계는 상기 횡단 플랫폼의 x 축 좌표를 제어하는 것을 포함하는, 방법.
  30. 구동 유닛; 및 상기 구동 유닛에 연결된 아암 조립체;를 포함하는 장치로서,
    상기 아암 조립체는:
    위에 배치된 제1 페이로드를 운반하도록 구성된 제1 엔드-이펙터를 가지는 제1 횡단 플랫폼; 상기 제1 횡단 플랫폼을 제1 방향으로 구동시키도록 구성된 제1 선형 작동 시스템; 및 상기 아암 조립체의 프레임에 부착된 적어도 하나의 제1 가이드, 상기 제1 횡단 플랫폼에 부착된 복수의 제1 수직 액추에이터들, 및 상기 제1 횡단 플랫폼에 부착된 복수의 제1 수평 액추에이터들을 포함하는 제1 자기적 지지 시스템으로서, 상기 복수의 제1 수직 액추에이터들은, 상기 적어도 하나의 제1 가이드와 함께, 상기 제1 횡단 플랫폼을 수직 방향으로 이동시키도록 구성되고, 상기 복수의 제1 수평 액추에이터들은, 상기 적어도 하나의 제1 가이드와 함께, 상기 제1 횡단 플랫폼을 수평 방향으로 이동시키도록 구성되는, 제1 자기적 지지 시스템; 및
    위에 배치된 제2 페이로드를 운반하도록 구성된 제2 엔드-이펙터를 가지는 적어도 하나의 제2 횡단 플랫폼; 상기 제2 횡단 플랫폼을 제2 방향으로 구동시키도록 구성된 제2 선형 작동 시스템; 및 상기 아암 조립체의 프레임에 부착된 적어도 하나의 제2 가이드, 상기 제2 횡단 플랫폼에 부착된 복수의 제2 수직 액추에이터들, 및 상기 제2 횡단 플랫폼에 부착된 복수의 제2 수평 액추에이터들을 포함하는 제2 자기적 지지 시스템으로서, 상기 복수의 제2 수직 액추에이터들은, 상기 적어도 하나의 제2 가이드와 함께, 상기 제2 횡단 플랫폼을 수직 방향으로 이동시키도록 구성되고, 상기 복수의 제2 수평 액추에이터들은, 상기 적어도 하나의 제2 가이드와 함께, 상기 제2 횡단 플랫폼을 수평 방향으로 이동시키도록 구성되는, 제2 자기적 지지 시스템;을 포함하는, 장치.
  31. 제30항에 있어서,
    상기 제1 엔드-이펙터와 상기 제2 엔드-이펙터는 나란하게 배치되는, 장치.
  32. 제30항에 있어서,
    상기 제1 엔드-이펙터와 상기 제2 엔드-이펙터는 적층된 구성으로 배치되는, 장치.
  33. 제30항에 있어서,
    상기 복수의 제1 수직 액추에이터들은 3개의 양방향 전자기 액추에이터들을 포함하며, 상기 3개의 양방향 전자기 액추에이터들 각각은 상기 제1 횡단 플랫폼에 부착되고 상기 제1 횡단 플랫폼과 상기 적어도 하나의 제1 가이드 사이에 전자기력을 생성하도록 구성되며;
    상기 복수의 제2 수직 액추에이터들은 3개의 양방향 전자기 액추에이터들을 포함하며, 상기 3개의 양방향 전자기 액추에이터들 각각은 상기 제2 횡단 플랫폼에 부착되고 상기 제2 횡단 플랫폼과 상기 적어도 하나의 제2 가이드 사이에 전자기력을 생성하도록 구성되는, 장치.
  34. 제33항에 있어서,
    상기 복수의 제1 수평 액추에이터들은 3개의 일방향 전자기 액추에이터들을 포함하며, 상기 3개의 일방향 전자기 액추에이터들 각각은 상기 제1 횡단 플랫폼에 부착되고 상기 제1 횡단 플랫폼과 상기 적어도 하나의 제1 가이드 사이에 전자기력을 생성하도록 구성되며,
    상기 복수의 제2 수평 액추에이터들은 3개의 일방향 전자기 액추에이터들을 포함하며, 상기 3개의 일방향 전자기 액추에이터들 각각은 상기 제2 횡단 플랫폼에 부착되고 상기 제2 횡단 플랫폼과 상기 적어도 하나의 제2 가이드 사이에 전자기력을 생성하도록 구성되는, 장치.
  35. 제30항에 있어서,
    복수의 제1 수직 센서들과 복수의 제1 수평 센서들, 및 복수의 제2 수직 센서들과 복수의 제2 수평 센서들을 더 포함하며,
    상기 제1 수직 센서들 각각은 수직 방향으로 상기 제1 횡단 플랫폼의 위치를 측정하도록 구성되고, 상기 제1 수평 센서들 각각은 수평 방향으로 상기 제1 횡단 플랫폼의 위치를 측정하도록 구성되며, 상기 제2 수직 센서들 각각은 수직 방향으로 상기 제2 횡단 플랫폼의 위치를 측정하도록 구성되고, 상기 제2 수평 센서들 각각은 수평 방향으로 상기 제2 횡단 플랫폼의 위치를 측정하도록 구성되는, 장치.
  36. 제30항에 있어서,
    상기 구동 유닛 또는 아암 조립체 중 하나 이상에 결합된 제어 시스템을 더 포함하며, 상기 제어 시스템은 적어도 하나의 프로세서 및 컴퓨터 프로그램 코드를 포함하는 적어도 하나의 비일시적 메모리를 포함하는, 장치.
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