KR20230157958A - 다중 링크장치들을 가진 분산형 아키텍처 로봇 - Google Patents

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KR20230157958A
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linkage
actuator
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rotatable
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KR1020237030147A
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마틴 호섹
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퍼시몬 테크놀로지스 코포레이션
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Abstract

장치는 구동부(drive)와 가동 아암(movable arm)을 포함하며, 상기 가동 아암은 상기 구동부에 회동 가능하게 연결된 베이스, 제1 및 제2 링크장치들(linkages)을 포함하고, 상기 제1 링크장치는 제1 회전 조인트(first rotary joint)에서 상기 베이스 상에서 회전 가능한 제1 링크, 제2 회전 조인트에서 상기 제1 링크에 연결된 제2 링크, 및 제3 회전 조인트에서 상기 제2 링크에 연결되고 엔드-이펙터(end-effector)를 가지는 제3 링크를 가지며, 상기 제2 링크장치는 제4 회전 조인트에서 상기 베이스 상에서 회전 가능한 제4 링크, 제5 회전 조인트에서 상기 제4 링크에 연결된 제5 링크, 및 제6 회전 조인트에서 상기 제5 링크에 연결되고 다른 엔드-이펙터를 가지는 제6 링크를 가진다. 상기 장치는 또한 상기 구동부에 결합된 마스터 제어기(master controller)를 포함하며, 상기 마스터 제어기는 상기 구동부에 대한 상기 가동 아암 및 상기 베이스의 움직임들을 제어하도록 구성된다.

Description

다중 링크장치들을 가진 분산형 아키텍처 로봇
예시적이고 비제한적인 실시예들은 일반적으로 재료-핸들링 로봇에 관한 것으로, 보다 구체적으로, 다중 링크장치들(multiple linkages)을 제어하기 위해 분산형 액추에이터들(distributed actuators)을 가지며 반도체 처리 시스템에서 반도체 웨이퍼와 같은 페이로드를 조작하고 이송하는 데 적합한 재료-핸들링 로봇에 관한 것이다.
진공 환경에서 작동하는 재료-핸들링 로봇들은 일반적으로 중앙 집중형 액추에이터들을 사용한다. 이러한 하나의 로봇은 일반적으로 로봇 아암, 로봇 아암을 움직이기 위한 액추에이터들 모두를 수용하는 구동부, 및 외부 입력을 수신하고 액추에이터들에 로봇 아암의 원하는 동작을 수행하고 및/또는 로봇 아암을 원하는 위치로 이동시키도록 지시하는 제어 시스템을 포함한다.
일 양태에 따르면, 장치는 구동부(drive) 및 가동 아암(movable arm)을 포함하며, 상기 가동 아암은 상기 구동부에 회동 가능하게 연결된 베이스, 제1 링크장치(linkage), 및 제2 링크장치를 포함하고, 상기 제1 링크장치는 제1 회전 조인트(rotary joint)에서 상기 베이스 상에서 회전 가능한 제1 링크, 제2 회전 조인트에서 상기 제1 링크에 연결된 제2 링크, 및 제3 회전 조인트에서 상기 제2 링크에 연결되고, 제1 페이로드(payload)를 운반하도록 구성된 제1 엔드-이펙터(end-effector)를 포함하는 제3 링크를 포함하며, 상기 제2 링크장치는 제4 회전 조인트에서 상기 베이스 상에서 회전 가능한 제4 링크, 제5 회전 조인트에서 상기 제4 링크에 연결된 제5 링크, 및 제6 회전 조인트에서 상기 제5 링크에 연결되고, 제2 페이로드를 운반하도록 구성된 제2 엔드-이펙터를 포함하는 제6 링크를 포함한다. 상기 장치는 또한 상기 구동부에 결합된 마스터 제어기(master controller)를 포함하며, 상기 마스터 제어기는 상기 구동부에 대한 상기 가동 아암 및 상기 베이스의 움직임들의 조정(coordination)을 제어하도록 구성된다. 상기 제1 회전 조인트는 제1 어깨 풀리를 포함하고, 상기 제4 회전 조인트는 제2 어깨 풀리를 포함하며, 상기 제1 어깨 풀리와 상기 제2 어깨 풀리는 실질적으로 강성 포스트(rigid post)를 통해 상기 베이스에 연결된다. 상기 제1 링크는 상기 베이스에 부착된 제1 액추에이터에 의해 상기 제1 회전 조인트 주위로 회전 가능하다. 상기 제4 링크는 상기 베이스에 부착된 제2 액추에이터에 의해 상기 제4 회전 조인트 주위로 회전 가능하다.
다른 양태에 따르면, 장치는 구동부; 및 제1 가동 아암;을 포함하며, 상기 제1 가동 아암은 상기 구동부에 회동 가능하게 연결된 베이스, 제1 링크장치, 및 제2 링크장치를 포함하고, 상기 제1 링크장치는 제1 회전 조인트에서 상기 베이스 상에서 회전 가능한 제1 링크, 제2 회전 조인트에서 상기 제1 링크에 연결된 제2 링크, 및 제3 회전 조인트에서 상기 제2 링크에 연결되고, 제1 페이로드를 운반하도록 구성된 제1 엔드-이펙터를 포함하는 제3 링크를 포함하며, 상기 제2 링크장치는 제4 회전 조인트에서 상기 베이스 상에서 회전 가능한 제4 링크, 제5 회전 조인트에서 상기 제4 링크에 연결된 제5 링크, 및 제6 회전 조인트에서 상기 제5 링크에 연결되고, 제2 페이로드를 운반하도록 구성된 제2 엔드-이펙터를 포함하는 제6 링크를 포함한다. 상기 장치는 또한 상기 구동부에 결합된 마스터 제어기를 포함하며, 상기 마스터 제어기는 상기 구동부에 대한 상기 제1 가동 아암 및 상기 베이스의 움직임들의 조정을 제어하도록 구성된다. 상기 제1 회전 조인트는 제1 어깨 풀리를 포함하고, 상기 제4 회전 조인트는 제2 어깨 풀리를 포함하며, 상기 제1 어깨 풀리와 상기 제2 어깨 풀리는 상기 베이스에 회전 가능하게 연결되고 독립적으로 작동 가능하다. 상기 제1 링크는 상기 베이스에 부착된 제1 액추에이터에 의해 상기 제1 회전 조인트 주위로 회전 가능하다. 상기 제4 링크는 상기 베이스에 부착된 제2 액추에이터에 의해 상기 제4 회전 조인트 주위로 회전 가능하다. 상기 제1 어깨 풀리와 상기 제2 어깨 풀리는 상기 베이스에 부착된 제3 액추에이터에 의해 독립적으로 작동 가능하다.
또 다른 양태에 따르면, 장치는 구동부; 가동 아암; 및 상기 구동부에 결합된 마스터 제어기;를 포함하며, 상기 가동 아암은 상기 구동부에 회동 가능하게 연결되고 상측 부분과 하측 부분을 포함하는 베이스, 제1 회전 조인트에서 상기 베이스의 하측 부분 상에서 회전 가능한 적어도 하나의 제1 링크를 포함하고 제1 페이로드를 운반하도록 구성된 제1 링크장치, 및 제2 회전 조인트에서 상기 베이스의 상측 부분 상에서 회전 가능한 적어도 하나의 제2 링크를 포함하고 제2 페이로드를 운반하도록 구성된 제2 링크장치를 포함하며, 상기 마스터 제어기는 상기 구동부에 대한 상기 베이스, 상기 제1 링크장치, 상기 제2 링크장치, 제3 링크장치, 제4 링크장치의 움직임들의 조정을 제어하도록 구성된다. 상기 제1 링크는 상기 하측 부분에 부착된 제1 어깨 풀리를 통해 제1 액추에이터에 의해 회전 가능하고, 상기 제2 링크는 상기 상측 부분에 부착된 제2 어깨 풀리를 통해 제2 액추에이터에 의해 회전 가능하다.
또 다른 양태에 따르면, 장치는 구동부; 및 가동 아암;을 포함하며, 상기 가동 아암은 상기 구동부에 회동 가능하게 연결되고 상측 부분과 하측 부분을 포함하는 베이스, 제1 회전 조인트에서 상기 베이스의 하측 부분 상에서 회전 가능한 적어도 하나의 제1 링크를 포함하고 제1 페이로드를 운반하도록 구성된 제1 링크장치, 제2 회전 조인트에서 상기 베이스의 상측 부분 상에서 회전 가능한 적어도 하나의 제2 링크를 포함하고 제2 페이로드를 운반하도록 구성된 제2 링크장치, 제3 회전 조인트에서 상기 베이스의 하측 부분 상에서 회전 가능한 적어도 하나의 제3 링크를 포함하고 제3 페이로드를 운반하도록 구성된 제3 링크장치, 및 제4 회전 조인트에서 상기 베이스의 상측 부분 상에서 회전 가능한 적어도 하나의 제4 링크를 포함하고, 제4 페이로드를 운반하도록 구성된 제4 링크장치를 포함한다. 상기 제1 링크는 제1 액추에이터에 의해, 그리고 상기 하측 부분에 부착되지 않은 제1 어깨 풀리를 통해 제2 액추에이터에 의해 상기 하측 부분 상에서 회전 가능하고, 상기 제2 링크는 제3 액추에이터에 의해, 그리고 상기 상측 부분에 부착되지 않은 제2 어깨 풀리를 통해 제4 액추에이터에 의해 상기 상측 부분 상에서 회전 가능하며, 상기 제3 링크는 제5 액추에이터에 의해 그리고 상기 하측 부분에 부착된 제3 풀리를 통해 상기 하측 부분 상에서 회전 가능하고, 상기 제4 링크는 제6 액추에이터에 의해 그리고 상기 상측 부분에 부착된 제4 어깨 풀리를 통해 회전 가능하다. 마스터 제어기가 상기 구동부에 결합되며, 상기 마스터 제어기는 상기 구동부에 대한 상기 베이스, 상기 제1 링크장치, 상기 제2 링크장치, 상기 제3 링크장치, 및 상기 제4 링크장치의 움직임들의 조정을 제어하도록 구성된다. 상기 제1 액추에이터, 상기 제2 액추에이터, 상기 제3 액추에이터, 상기 제4 액추에이터, 상기 제5 액추에이터, 및 상기 제6 액추에이터는 상기 베이스에 부착된다.
또 다른 양태에 따르면, 장치는 구동부; 및 가동 아암;을 포함하며, 상기 가동 아암은 상기 구동부에 회동 가능하게 연결되고 상측 부분과 하측 부분을 포함하는 베이스, 제1 회전 조인트에서 상기 베이스의 하측 부분 상에서 회전 가능한 적어도 하나의 제1 링크를 포함하고 제1 페이로드를 운반하도록 구성된 제1 링크장치, 제2 회전 조인트에서 상기 베이스의 상측 부분 상에서 회전 가능한 적어도 하나의 제2 링크를 포함하고 제2 페이로드를 운반하도록 구성된 제2 링크장치, 제3 회전 조인트에서 상기 베이스의 하측 부분 상에서 회전 가능한 적어도 하나의 제3 링크를 포함하고 제3 페이로드를 운반하도록 구성된 제3 링크장치, 및 제4 회전 조인트에서 상기 베이스의 상측 부분 상에서 회전 가능한 적어도 하나의 제4 링크를 포함하고 제4 페이로드를 운반하도록 구성된 제4 링크장치를 포함한다. 상기 제1 링크는 제1 액추에이터에 의해, 그리고 상기 하측 부분에 부착되지 않은 제1 어깨 풀리를 통해 제2 액추에이터에 의해 상기 하측 부분 상에서 회전 가능하고, 상기 제2 링크는 제3 액추에이터에 의해, 그리고 상기 상측 부분에 부착되지 않은 제2 어깨 풀리를 통해 제4 액추에이터에 의해 상기 상측 부분 상에서 회전 가능하며, 상기 제3 링크는 제5 액추에이터에 의해, 그리고 상기 하측 부분에 부착되지 않은 제3 풀리를 통해 제6 액추에이터에 의해 상기 하측 부분 상에서 회전 가능하고, 상기 제4 링크는 제7 액추에이터에 의해, 그리고 상기 상측 부분에 부착되지 않은 제4 어깨 풀리를 통해 제8 액추에이터에 의해 상기 상측 부분 상에서 회전 가능하다. 상기 장치는 또한 상기 구동부에 결합된 마스터 제어기를 포함하며, 상기 마스터 제어기는 상기 구동부에 대한 상기 베이스, 상기 제1 링크장치, 상기 제2 링크장치, 상기 제3 링크장치, 및 상기 제4 링크장치의 움직임들의 조정을 제어하도록 구성된다.
전술한 양태들 및 다른 특징들은 첨부된 도면들과 관련하여 다음의 설명에서 설명된다:
도 1a-1m은 재료-핸들링 로봇의 일 예의 작동을 개략적으로 도시한 평면도이며;
도 2a는 중앙 집중형 액추에이터들을 활용하는 종래의 아키텍처를 가진 재료-핸들링 진공 환경 로봇의 일 예의 개략도이며;
도 2b는 도 2a의 예시적인 로봇의 개략적인 평면도이며;
도 3a-3d는 도 2a의 로봇의 작동을 개략적으로 도시한 평면도이며;
도 4a는 분산형 아키텍처의 액추에이터들을 가지는 재료-핸들링 진공 환경 로봇의 일 예의 개략도이며;
도 4b는 도 4a의 로봇의 개략적인 평면도이며;
도 5a-5d는 도 4a의 로봇의 작동을 개략적으로 도시한 평면도이며;
도 6a는 분산형 아키텍처의 액추에이터들을 가지는 재료-핸들링 진공-환경 로봇의 다른 예의 개략도이며;
도 6b는 도 6a의 로봇의 개략적인 평면도이며;
도 7과 8a는 링크-오버-링크 위치에 아암들을 가지고 분산형 아키텍처의 액추에이터들을 가지는 재료-핸들링 진공-환경 로봇의 또 다른 예의 개략도들이며;
도 8b는 도 7과 8a의 로봇의 개략적인 평면도이며;
도 9a-9l은 도 7과 8a의 로봇의 작동을 개략적으로 도시한 평면도이며;
도 10은 엔드 이펙터들이 높이에서 오프셋되어 있는, 도 7의 예시적인 로봇의 개략도이며;
도 11은 로봇의 다른 예시적인 실시예의 개략도이며;
도 12a는 엔드 이펙터들이 후퇴 위치에 있는, 도 11의 로봇의 개략도이며;
도 12b는 도 12a의 로봇의 개략적인 평면도이며;
도 13a-13j는 도 11의 로봇의 작동을 개략적으로 도시한 평면도이며;
도 14와 15는 예시적인 로봇들의 개략도들이며;
도 16a는 회동 베이스가 로봇 아암의 링크장치들 위로 수직으로 연장된, 예시적인 로봇의 개략도이며;
도 16b는 도 16a의 예시적인 로봇의 개략적인 평면도이며;
도 17a-17h는 도 16a의 로봇의 작동을 개략적으로 도시한 평면도이며;
도 18a는 어깨 풀리의 대체 가능한 부착을 보여주는 로봇의 또 다른 예이며;
도 18b는 도 18a의 로봇의 개략적인 평면도이며;
도 19a는 어깨 풀리의 작동을 위한 추가 모터의 통합을 보여주는 로봇의 예의 개략도이며;
도 19b는 도 19a의 로봇의 개략적인 평면도이며;
도 20-22는 다중 링크장치의 아암들을 가지며 다양한 모터들에 의해 작동되는 예시적인 로봇들의 개략도들이며;
도 23은 제1 구동부와 제1 아암 및 반전된 구성으로 적층된 제2 구동부와 제2 아암을 가지는 예시적인 로봇의 개략도이며;
도 24a-29i는 로봇들의 추가 예시적인 실시예들과 이들의 작동을 보여주는 개략적이고 도식적인 평면도들이며;
도 30과 31은 로봇들을 위한 직렬 2-링크 메커니즘에 기초한 예시적인 링크장치들의 개략도들이며;
도 32와 33은 로봇들을 위한 2-링크 메커니즘의 예시적인 시스템들의 개략도들이며;
도 34는 회전 결합기를 통합한 예시적인 로봇의 개략도이며;
도 35a와 35b는 회전식 열 결합기들의 예시적인 실시예들이며;
도 36은 전력 및 통신 기능들을 통합한 결합기의 예시적인 일 실시예의 개략도이다.
도면들에 도시된 예시적인 실시예들에 관련하여 특징들이 설명될 것이지만, 이 특징들은 많은 대체 가능한 실시예들의 형태들로 구현될 수 있음을 이해해야 한다. 또한, 임의의 적합한 크기, 형상, 또는 유형의 요소들 또는 재료들이 사용될 수 있을 것이다.
여기에서 설명되는 특징들은 워크스테이션들(W), 예컨대 도 1a-1m에 도시된 예시적인 시스템의 오프셋된 및/또는 방사형 워크스테이션들로부터 또는 이 워크스테이션들에, 다음의 작동들: (a) 개별 페이로드들을 독립적으로 운반하는 작동, (b) 개별 페이로드들을 독립적으로 픽킹, 배치 및 교체하는 작동, (c) 다수의 페이로드들을 동시에 운반하는 작동, (d) 다수의 페이로드들을 동시에 픽킹, 배치, 및 교체하는 작동, 및 (e) 다수의 페이로드들을 동시에 배치할 때 페이로드 위치들을 독립적으로 조절하는 작동을 포함하여, 페이로드(payload)(P)를 픽킹(picking) 및 배치(placing)할 수 있는 재료-핸들링 로봇을 제공하는 데 사용될 수 있다.
도 1a-1m을 참조하면, 위에서 설명된 예시적인 작동들이 도식적으로 예시되어 있다. 도 1a에는, 반경방향 워크스테이션(W)에서 개별 페이로드(P)의 픽킹 또는 배치가 도시되어 있고; 도 1b에는, 적층된 구성형태의 2개의 반경방향 워크스테이션들에서 한 쌍의 페이로드들의 동시 픽킹 또는 동시 배치가 도시되어 있으며; 도 1c에는, 반경방향 워크스테이션 또는 반경방향 워크스테이션들에서 하나 이상의 페이로드들(P)의 위치 조절(도 1c에 예시적인 화살표로 도시됨)이 도시되어 있다. 도 1a-1m에 관련하여 사용되는 "반경방향(radial)"이라는 용어는 이송 로봇의 중심(C)에 대해 반경방향을 의미하도록 의도되었다. 반경방향 이동(radial movement)은 도 1a와 1b에 중심(C)에 대해 반경 방향인 화살표들로 도시되어 있다. 유사하게, 도 1d는 오프셋된 직교 워크스테이션(W)에서 개별 페이로드(P)의 픽킹 또는 배치를 도시하고; 도 1e는 적층된 구성형태의 2개의 오프셋된 직교 워크스테이션들에서 한 쌍의 페이로드들의 동시 픽킹 또는 동시 배치를 도시하며; 도 1f는 나란한 구성형태의 2개의 오프셋된 직교 워크스테이션들에서 한 쌍의 페이로드들의 동시 픽킹 또는 동시 배치를 도시하고; 도 1g는 오프셋된 직교 워크스테이션들에서 4개의 페이로드들의 동시 픽킹 또는 동시 배치를 도시하며; 도 1h는 오프셋된 직교 워크스테이션들에서 2개 이상의 페이로드들의 독립적인 동시 위치 조절을 도시한다. 도 1i는 비-직교 비-반경방향 워크스테이션에서 개별 페이로드의 픽킹 또는 배치를 도시하고; 도 1j는 적층된 구성형태의 2개의 비-직교 비-반경방향 워크스테이션들에서 한 쌍의 페이로드들의 동시 픽킹 또는 동시 배치를 도시하며; 도 1k는 나란한 구성형태의 2개의 비-직교 비-반경방향 워크스테이션들에서 한 쌍의 페이로드들의 동시 픽킹 또는 동시 배치를 도시하며; 도 1l은 비-직교 비-반경방향 워크스테이션들에서 4개의 페이로드들의 동시 픽킹 또는 동시 배치를 도시하고; 도 1m은 비-직교 비-반경방향 워크스테이션들에서 2개 이상의 페이로드들의 독립적인 동시 위치 조절을 도시한다.
위의 능력들은 다수의 페이로드들의 동시 처리를 허용하고 또한, 예를 들어, 시스템의 부분에서 수행되는 유지보수로 인해 동시 처리가 불가능한 때, 개별 페이로드들을 순차적으로 처리할 수 있는 유연성을 제공함으로써 시스템의 전체적인 생산성을 향상시킨다.
여기에 설명된 특징들은 기계적 복잡성을 최소화하고 성능을 개선하면서 위의 능력들에 요구되는 증가된 수의 모션 축들을 지원하기 위해 (모든 액추에이터들이 로봇의 구동부 내에 중앙 집중화된 종래의 아키텍처와는 대조적으로) 로봇의 구조 내부에 분산된 액추에이터들을 가지는 재료-핸들링 로봇을 제공하는 데 사용될 수 있다.
도 2a를 참조하면, 중앙 집중형 액추에이터들을 활용하는 종래의 아키텍처를 가지는 예시적인 재료-핸들링 진공-환경 로봇의 단순화된 단면도가 도시되어 있으며, 이하에서는 "로봇(200)"으로 지칭된다. 예시적인 로봇(200)은 로봇 아암(202), 구동부(drive unit)(204), 및 제어 시스템(206)을 포함한다. 도 2b를 참조하면, 아암(202)이 후퇴 위치에 있는 로봇(200)의 평면도가 도시되어 있다.
도 2a와 2b를 함께 참조하면, 상기 로봇 아암(202)은 좌측 링크장치(linkage)(208)와 우측 링크장치(210)를 포함한다. 상기 좌측 링크장치(208)는 좌측 상부아암(212), 좌측 포어아암(forearm)(214), 및 페이로드(PL)를 운반하도록 구성된 좌측 엔드-이펙터(218)를 가진 좌측 손목(216)을 포함한다. 상기 좌측 상부아암(212)은 구동부(204)의 외부 샤프트(220)에 연결된다. 상기 좌측 포어아암(214)은 회전 조인트(rotary joint)(좌측 팔꿈치 조인트)(222)를 통해 좌측 상부아암(212)에 연결되며, 벨트, 밴드, 또는 케이블 구동장치와 같은 전달 장치(transmission arrangement)(226)를 통해 구동부(204)의 중간 샤프트(224)에 결합된다. 도 2a와 2b의 예에서, 상기 벨트, 밴드, 또는 케이블 구동장치는 구동부(204)의 중간 샤프트(224)에 부착된 좌측 어깨 풀리(221), 좌측 포어아암(214)에 부착된 제1 좌측 팔꿈치 풀리(223), 및 상기 좌측 어깨 풀리(221)와 제1 좌측 팔꿈치 풀리(223) 사이의 벨트, 밴드, 또는 케이블을 포함한다. 상기 벨트, 밴드, 또는 케이블 구동장치는 적어도 하나의 비원형 풀리, 예컨대 비원형의 좌측 어깨 풀리(221)를 이용한다. 상기 좌측 손목(216)은 다른 회전 조인트(228)(좌측 손목 조인트)를 통해 좌측 포어아암(214)에 연결되며, 벨트, 밴드, 또는 케이블 구동장치와 같은 전달 장치(230)를 통해 좌측 상부아암(212)에 결합된다. 도 2a와 2b의 예에서, 상기 벨트, 밴드, 또는 케이블 구동장치는 좌측 포어아암(214)에 부착된 제2 좌측 팔꿈치 풀리(227), 좌측 손목(216)에 부착된 좌측 손목 풀리(229), 및 상기 제2 좌측 팔꿈치 풀리(227)와 좌측 손목 풀리(229) 사이의 벨트, 밴드, 또는 케이블을 포함한다. 상기 벨트, 밴드, 또는 케이블 구동장치는 적어도 하나의 비원형 풀리, 예컨대 비원형의 좌측 손목 풀리(229)를 이용한다. 상기 좌측 손목 조인트에 대한 좌측 엔드-이펙터(218)의 측방향 오프셋(lateral offset)은 좌측 상부아암(212)의 조인트간 링크 길이와 좌측 포어아암(214)의 조인트간 링크 길이 사이의 차이와 동일하다.
마찬가지로, 상기 우측 링크장치(210)는 우측 상부아암(240), 우측 포어아암(242), 및 페이로드(PR)를 운반하도록 구성된 우측 엔드-이펙터(246)를 가진 우측 손목(244)을 포함한다. 상기 우측 상부아암(240)은 구동부(204)의 내부 샤프트(225)에 연결된다. 상기 우측 포어아암(242)은 회전 조인트(rotary joint)(DN측 팔꿈치 조인트)(248)를 통해 우측 상부아암(240)에 연결되며, 벨트, 밴드, 또는 케이블 구동장치와 같은 전달 장치(250)를 통해 구동부(204)의 중간 샤프트(224)에 결합된다. 도 2a와 2b의 예에서, 상기 벨트, 밴드, 또는 케이블 구동장치는 구동부(204)의 중간 샤프트(224)에 부착된 우측 어깨 풀리(270), 우측 상부아암(240)에 부착된 제1 우측 팔꿈치 풀리(271), 및 상기 우측 어깨 풀리(270)와 제1 우측 팔꿈치 풀리(271) 사이의 벨트, 밴드, 또는 케이블을 포함한다. 상기 벨트, 밴드, 또는 케이블 구동장치는 적어도 하나의 비원형 풀리, 예컨대 비원형의 우측 어깨 풀리(270)를 이용한다. 상기 우측 손목(244)은 다른 회전 조인트(252)(우측 손목 조인트)를 통해 우측 포어아암(242)에 연결되며, 벨트, 밴드, 또는 케이블 구동장치와 같은 전달 장치(254)를 통해 우측 상부아암(240)에 결합된다. 도 2a와 2b의 예에서, 상기 벨트, 밴드, 또는 케이블 구동장치는 우측 상부아암(240)에 부착된 제2 우측 팔꿈치 풀리(283), 우측 손목(244)에 부착된 우측 손목 풀리(285), 및 상기 제2 우측 팔꿈치 풀리(283)와 우측 손목 풀리(285) 사이의 벨트, 밴드, 또는 케이블을 포함한다. 상기 벨트, 밴드, 또는 케이블 구동장치는 적어도 하나의 비원형 풀리, 예컨대 비원형의 우측 손목 풀리285)를 이용한다. 상기 우측 손목 조인트에 대한 우측 엔드-이펙터(246)의 측방향 오프셋(lateral offset)은 우측 상부아암(240)의 조인트간 링크 길이와 우측 포어아암(242)의 조인트간 링크 길이 사이의 차이와 동일하다.
상기 구동부(204)는 예시적인 로봇(200)의 모든 액추에이터들을 수용한다. 상기 구동부(204)는 스핀들 조립체(256)와 Z-축 메커니즘(258)을 포함한다. 상기 Z-축 메커니즘(258)은 모터(MZ)(260)를 사용하여 스핀들 조립체(256)를 위아래로 이동시키도록 구성된다. 상기 스핀들 조립체(256)는 3개의 동축 샤프트들과 3개의 모터들을 특징으로 하며, 3개의 모터들 각각은 3개의 샤프트들(220, 224, 225) 중 하나를 작동시키도록 구성된다. 앞서 설명한 바와 같이, 상기 외부 샤프트(220)는 좌측 상부아암(212)에 연결되며, 모터(MT1)(262)에 의해 작동된다. 상기 중간 샤프트(224)는 포어아암들(214,242)에 결합된 풀리들에 연결되고, 모터(MT2)(264)에 의해 작동된다. 상기 내부 샤프트(225)는 우측 상부아암(240)에 연결되고, 모터(MT3)(266)에 의해 작동된다.
예시적인 로봇(200)은 로봇 아암(202)이 작동되는 진공 환경을 한정하기 위해 벨로우즈(265)와, 모터들(MT1, MT2, MT3)의 고정자들과 회전자들 사이의 원통형 장벽을 포함한다. 상기 벨로우즈(265)는 스핀들 조립체(256)의 승강 모션을 수용하도록 구성된다.
상기 제어 시스템(206)은, 예를 들어, 사용자 또는 호스트 시스템으로부터 외부 입력들을 수신하고, 위치 인코더들(단순화를 위해 도 2a에는 도시되지 않음)로부터 개별 모션 축들(모터)의 위치들을 판독하며, 정보를 처리하여 원하는 모션을 수행 및/또는 원하는 위치를 달성하기 위해 모터들에 전압을 인가한다.
도 2a와 2b의 예시적인 로봇(200)의 작동은 동작은 도 3a-3d의 4개의 도면들에 도시된다. 도 3a에 도시된 바와 같이, 2개의 엔드-이펙터들(218, 246)이 후퇴되고; 도 3b는 좌측 엔드-이펙터(218)가 연장된 것을 보여주며; 도 3c는 우측 엔드-이펙터(246)가 연장된 것을 보여주며; 도 3d는 2개의 엔드 이펙터들(218, 246)이 동시에 연장된 것을 보여준다.
도 2a와 2b의 예시적인 로봇은 구동부(204) 내에 중앙 집중식으로 위치한 모터들에 의해 로봇 아암(202)의 다양한 구성요소들을 작동시키는 데 필요한 베어링들과 풀리들을 가지는 다단계 벨트, 밴드, 또는 케이블 구동장치와 같은 다수의 복잡한 기계적 장치들을 채용한다. 이는, 예를 들어, 도 1a-1m에 관하여 설명된 작동들을 지원하기 위한 추가적인 링크장치들을 위해 필요한 더 많은 모션 축들을 가지는 구성형태로의 확장성을 제한한다. 더욱이, 다단계 벨트, 밴드, 또는 케이블 구동장치와 같은 복잡한 기계적 장치들은 로봇(200)의 성능(예컨대, 위치 정확도 및 반복성)을 제한한다.
분산형 아키텍처 로봇(distributed-architecture robot)의 일 예는 여기에서 설명된 특징들을 포함하며, 로봇 아암을 포함하여 로봇의 구조 전체에 걸쳐 액추에이터들(모터들)이 분산되는 다중 링크장치들(multiple linkages)을 가지는 로봇 아암을 구비할 수 있다. 이는 더 많은 링크장치들을 가지는 로봇 아암 구성형태들을 가능하게 하는 데 사용될 수 있으며, 기계적 복잡성을 최소화하고 성능을 향상시키면서 링크장치들을 지원하는 데 필요한 추가 모션 축들을 허용한다.
도 4a를 참조하면, 액추에이터들에 관하여 분산형 아키텍처를 사용하는 로봇(400)의 하나의 예시적인 실시예는 구동부(402), 로봇 아암(404), 및 제어 시스템(406)을 포함할 수 있다. 예를 들어, 액추에이터들에 관한 로봇(400)의 분산형 아키텍처는 로봇(400)의 구동부 및/또는 로봇 아암(404)(다양한 링크들을 포함) 전체에 걸쳐 다양한 모터들의 분산 또는 배치일 수 있다. 도 4a에는, 로봇 아암(404)의 엔드-이펙터들(416, 428)이 후퇴 위치에 있는 로봇(400)의 단순화된 단면도가 도시되어 있다. 도 4b는 상기 로봇의 평면도를 보여준다.
상기 구동부(402)는 로봇 아암(404) 또는 로봇 아암(404)의 다양한 부분들을 회전시키도록 구성된 스핀들 조립체(456)를 포함할 수 있다. 상기 스핀들 조립체(456)는 스핀들 하우징(455), 하나 이상의 모터들(450)(MT), 및 하나 이상의 구동 샤프트들(425)을 포함할 수 있다. 원하는 경우, 상기 구동부(402)는 수직 리프트 메커니즘(vertical lift mechanism)(408)을 더 포함할 수 있다. 상기 수직 리프트 메커니즘(408)은 하나 이상의 선형 레일-베어링 장치들, 및 스핀들 조립체(456)를 수직 방향으로 위 또는 아래로 승강시키도록 구성된 모터-구동식 볼-스크류를 포함할 수 있다.
상기 로봇 아암(404)이 진공 환경에서 작동할 수 있다는 점을 고려하여, 상기 구동부(402)의 스핀들 조립체(456)는 구동 샤프트(들)(425) 또는 구동 샤프트(들)(425)의 상측 부분들이 진공 환경 내에 있도록 허용할 수 있는 밀봉 특징부들(sealing features) 및 다른 특징부들을 포함할 수 있다. 예로서, 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 방벽의 회전자 측(내부 측)에 진공 환경을 수용하기 의해 활용될 수 있으며, 이 경우 구동 샤프트(들)(425)는 전체적으로 진공 환경 내에 존재할 수 있다. 대체 가능한 밀봉 장치들은 미국 특허 공개 번호 2021/0245372호에서 찾아볼 수 있으며, 그 전체 내용은 여기에 참조로 통합된다.
상기 로봇 아암(404)은 구동부(402)의 구동 샤프트(425)에 연결된 회동 베이스(pivoting base)(410), 좌측 링크장치(linkage)(407), 및 우측 링크장치(411)를 포함할 수 있다. 상기 회동 베이스(410)는, 아래에서 설명되는 바와 같이, 좌측 링크장치(407)와 우측 링크장치(411)를 구동시키도록 구성된 모터들을 더 포함할 수 있다. 몇몇 실시예들에서, 상기 회동 베이스(410)는 축(A)에서 구동부에 회동 가능하게 장착된 베이스 일수 있으며, 단면이 원형일 수 있고, 역시 단면이 원형일 수 있는 구동부(402)와 동축으로 정렬될 수 있다.
상기 좌측 링크장치(407)는 회전 조인트(rotary joint)(413)(좌측 어깨 조인트)를 통해 회동 베이스(410)에 결합되는 제1 링크(412)(좌측 상부아암), 다른 회전 조인트(415)(좌측 팔꿈치 조인트)를 통해 제1 링크(412)(좌측 상부아암)에 결합되는 제2 링크(414)(좌측 포어아암), 및 또 다른 회전 조인트(421)(좌측 손목 조인트)를 통해 제2 링크(414)에 결합되는 제3 링크(419)(좌측 손목)를 포함할 수 있다. 도 4a에 도시된 바와 같이, 상기 제1 링크(412)의 조인트간 길이(joint-to-joint length)는 제2 링크(414)의 조인트간 길이와 실질적으로 동일할 수 있다. 대안으로서, 상기 제1 링크(412)의 조인트간 길이는 제2 링크(414)의 조인트간 길이보다 작거나 클 수 있다(동일하지 않은 링크 길이들을 가진 예시적인 아암이 도 7에 도시되어 있음). 상기 제3 링크(419)는 페이로드(PL)를 수용하도록 구성된 엔드-이펙터(좌측 엔드-이펙터(416))를 운반하거나 포함할 수 있다.
상기 좌측 링크장치(407)의 제1 링크(412)는 아암(404)의 회동 베이스(410)에 부착된 액추에이터, 예를 들어, 전기 모터(418)(모터 ML)에 의해 구동될 수 있다.
상기 좌측 링크장치(407)의 제2 링크(414)는 회동 베이스(410)와 제2 링크(414) 사이의 전달 장치(420)를 통해 작동될 수 있으며, 이는 제1 링크(412)가 회전 조인트(413)(좌측 어깨 조인트) 둘레로 회전할 때 좌측 손목 조인트가 직선(특히 회전 조인트(413)(좌측 어깨 조인트)에 대해 반경방향의 직선 또는 이러한 반경방향 직선에 평행한 직선)을 따라 이동하도록 구성될 수 있다. 예로서, 상기 전달 장치(420)는 회동 베이스(410)에 부착된 좌측 어깨 풀리(423), 제2 링크(414)에 부착된 제1 좌측 팔꿈치 풀리(427), 및 상기 2개의 풀리들 사이의 벨트, 밴드, 또는 케이블을 포함할 수 있다. 상기 제1 링크(412)와 제2 링크(414)의 조인트간 길이들이 실질적으로 동일한 예를 고려하면, 상기 2개의 풀리들은 실질적으로 원형 프로파일들을 가질 수 있으며, 좌측 어깨 풀리(423)의 유효 반경은 제1 좌측 팔꿈치 풀리(427)의 유효 반경의 2배일 수 있다. 대안으로서, 상기 제1 링크(412)와 제2 링크(414)의 조인트간 길이들이 동일하지 않은 경우, 상기 풀리들 중 적어도 하나, 예를 들어 좌측 어깨 풀리(423)는 비원형 프로파일을 특징으로 할 수 있다.
상기 좌측 링크장치(407)의 제3 링크(419)의 모션은 제1 링크(412)와 제3 링크(419) 사이의 전달 장치(422)를 통해 제한될 수 있으며, 이는 제1 링크(412)와 제2 링크(414)가 회전할 때 제3 링크(419)의 일정한 배향, 예를 들어, 반경방향 배향을 유지하도록 구성될 수 있다. 예로서, 상기 전달 장치는 제1 링크(412)에 부착된 제2 좌측 팔꿈치 풀리(431), 제3 링크(419)에 부착된 좌측 손목 풀리(433), 및 상기 2개의 풀리들 사이의 벨트, 밴드, 또는 케이블을 포함할 수 있다. 상기 제1 링크(412)와 제2 링크(414)의 조인트간 길이들이 실질적으로 동일한 예를 고려하면, 상기 2개의 풀리들은 실질적으로 원형 프로파일들을 가질 수 있으며, 좌측 손목 풀리(433)의 유효 반경은 제2 좌측 팔꿈치 풀리(431)의 유효 반경의 2배일 수 있다. 대안으로서, 좌측 상부아암(제1 링크(412))과 좌측 포어아암(제2 링크(414))의 조인트간 길이들이 동일하지 않은 경우, 상기 풀리들 중 적어도 하나, 예를 들어 좌측 손목 풀리(433)는 비원형 프로파일을 특징으로 할 수 있다. 동일하지 않은 링크 길이들과 비원형 풀리들을 가진 로봇 아암들의 예들은 미국 특허 제9,149,936호와 제10,224,232호에 도시되고 설명되어 있으며, 이들은 그 전체가 여기에 참조로 통합된다.
상기 좌측 링크장치(407)와 유사하게, 상기 우측 링크장치(411)는 회전 조인트(429)(우측 어깨 조인트)를 통해 회동 베이스(410)에 결합되는 제1 링크(424)(우측 상부아암), 다른 회전 조인트(435)(우측 팔꿈치 조인트)를 통해 제1 링크(424)에 결합되는 제2 링크(426)(우측 포어아암), 및 또 다른 회전 조인트(439)(우측 손목 조인트)를 통해 제2 링크(426)에 결합된 제3 링크(437)(우측 손목)를 포함할 수 있다. 도 4a에 도시된 바와 같이, 상기 제1 링크(424)의 조인트간 길이는 제2 링크(426)의 조인트간 길이와 실질적으로 동일할 수 있다. 대안으로서, 상기 제1 링크(424)의 조인트간 길이는 제2 링크(426)의 조인트간 길이보다 작거나 클 수 있다. 상기 제3 링크(437)는 또한 페이로드(PR)를 수용신하도록 구성된 엔드-이펙터(우측 엔드-이펙터 428)를 운반하거나 포함할 수 있다.
상기 우측 링크장치(411)의 제1 링크(424)는 아암(404)의 회동 베이스(410)에 부착된 액추에이터, 예를 들어, 전기 모터(모터 MR)(430)에 의해 구동될 수 있다.
상기 우측 링크장치(411)의 제2 링크(426)는 회동 베이스(410)와 제2 링크(426) 사이의 전달 장치(432)를 통해 작동될 수 있으며, 이는 제1 링크(424)가 우측 어깨 조인트 둘레로 회전할 때 우측 손목 조인트가 직선(특히 우측 어깨 조인트에 대해 반경방향 직선 또는 이러한 반경방향 직선에 평행한 직선)을 따라 이동하도록 구성될 수 있다. 예로서, 상기 전달 장치(432)는 회동 베이스(410)에 부착된 우측 어깨 풀리(441), 제2 링크(426)에 부착된 제1 우측 팔꿈치 풀리(443), 및 상기 2개의 풀리들 사이의 벨트, 밴드, 또는 케이블을 포함할 수 있다. 상기 제1 링크(424)와 제2 링크(426)의 조인트간 길이들이 실질적으로 동일한 예를 고려하면, 상기 2개의 풀리들은 실질적으로 원형 프로파일들을 가질 수 있고, 우측 어깨 풀리(441)의 유효 반경은 제1 우측 팔꿈치 풀리(443)의 유효 반경의 2배일 수 있다. 대안으로서, 상기 제1 링크(424)와 제2 링크(426)의 조인트간 길이들이 동일하지 않은 경우, 상기 풀리들 중 적어도 하나, 예를 들어 좌측 어깨 풀리는 비원형 프로파일을 특징으로 할 수 있다. 동일하지 않은 링크 길이들과 비원형 풀리들을 가진 로봇 아암들의 예들은 미국 특허 제9,149,936호와 제10,224,232호에 도시되고 설명되어 있으며, 이들은 그 전체 내용이 여기에 참조로 통합된다.
상기 우측 링크장치(411)의 제3 링크(437)의 모션은 제1 링크(424)와 제3 링크(437) 사이의 전달 장치(434)를 통해 제한될 수 있으며, 이는 제1 링크(424)와 제2 링크(426)가 회전할 때 제3 링크(437)의 일정한 배향, 예를 들어, 반경방향 배향을 유지하도록 구성될 수 있다. 예로서, 상기 전달 장치(434)는 제1 링크(424)에 부착된 제2 우측 팔꿈치 풀리(445), 제3 링크(437)에 부착된 우측 손목 풀리(447), 및 상기 2개의 풀리들 사이의 벨트, 밴드, 또는 케이블을 포함할 수 있다. 상기 제1 링크(424)와 제2 링크(426)의 조인트간 길이들이 실질적으로 동일한 예를 고려하면, 상기 2개의 풀리들은 실질적으로 원형 프로파일들을 가질 수 있고, 우측 손목 풀리의 유효 반경은 제2 우측 팔꿈치 풀리의 유효 반경의 2배일 수 있다. 대안으로서, 상기 제1 링크(424)와 제2 링크(426)의 조인트간 길이들이 동일하지 않은 경우, 상기 풀리들 중 적어도 하나, 예를 들어 우측 손목 풀리는 비원형 프로파일을 특징으로 할 수 있다. 동일하지 않은 길이들과 비원형 풀리들을 가지는 로봇 아암들의 예들은 미국 특허 제9,149,936호와 제10,224,232호에 도시되고 설명되어 있으며, 이들은 그 전체 내용이 여기에 참조로 통합된다.
전체 로봇 아암(404)은 모터(MT)(450)를 사용하여 구동부(402)의 구동 샤프트(425)를 움직임으로써 회전될 수 있다. 상기 좌측 링크장치(407)의 엔드-이펙터(좌측 엔드-이펙터(416))는 모터(ML)(418)를 사용하여 좌측 링크장치(407)의 제1 링크(412)를 움직임으로써 실질적으로 직선을 따라 연장될 수 있다. 상기 우측 링크장치(411)의 엔드-이펙터(우측 엔드-이펙터(428))는 모터(MR)(430)를 사용하여 우측 링크장치(411)의 제1 링크(424)를 움직임으로써 실질적으로 직선을 따라 연장될 수 있다.
상기 로봇 아암(404)의 회동 베이스(410)로부터, 회동 베이스(410)에 부착된 액추에이터들에 의해 발생된 열을 포함하는, 열을 제거하기 위해, 로봇 아암(404)의 회동 베이스(410)와 구동부(402)의 스핀들 조립체(456)의 하우징(455) 사이에 회전식 열 결합기(rotary thermal coupling)(453)가 사용될 수 있다.
이제 도 35a를 참조하면, 회전식 열 결합기(452)의 일 예는 제1 부분(453)과 제2 부분(454)을 포함할 수 있으며, 상기 제1 부분(453)과 제2 부분(454) 각각은 실질적으로 원통형 표면들을 포함하며, 이 표면들은 대응되는 회전 조인트와 동축으로 정렬되고, 회전식 열 결합기(452)의 일 부분 상의 원통형 표면이 회전식 열 결합기(452)의 다른 부분 상의 대향하는 원통형 표면과 마주보도록 배치된다. 상기 대향하는 원통형 표면들은 회전식 열 결합기(452)의 대향하는 실질적으로 원통형 표면들 사이의 갭(gap)을 가로질러 복사(radiation)를 통해 열을 전달하도록 구성될 수 있다. 복사 메커니즘은, 잔류 가스들이 진공 환경 내에 존재하는 경우, 회전식 열 결합기(452)의 대향하는 실질적으로 원통형 표면들 사이의 환경을 통한 대류/전도에 의해 보완될 수 있다.
도 35a의 예에서 도시된 바와 같이, 유효 면적을 증가시키고 예시적인 회전식 열 결합기(452)에 의해 점유되는 체적을 최소화하기 위해, 실질적으로 원통형 특징부들(features), 핀들(fins), 또는 유사한 구조물들의 어레이가 상기 회전식 열 결합기(452)의 제1 부분(453)과 제2 부분(454) 각각에 제공될 수 있으며, 상기 2개의 어레이들은 인터리빙(interleaving) 방식으로 배열될 수 있다.
대안으로서, 회전식 열 결합기(459)의 다른 예시적인 실시예를 보여주는 도 35b의 예에서 도시된 바와 같이, 상기 회전식 열 결합기(459)의 제1 부분(461)과 제2 부분(463)은 제1 부분(461)과 제2 부분(463) 사이의 갭을 가로질러 비접촉 열 전달을 위해 구성된 대향하는 디스크-형상의 특징부들을 제공할 수 있다. 다른 대안으로서, 원뿔 형상, 구형 형상, 핀, 및 이들의 조합을 포함하지만, 이에 한정되지는 않는, 회전식 열 결합기(459)의 효과적인 특징부들의 임의의 다른 적합한 형상들이 활용될 수 있다.
도 35a의 예시적인 회전식 열 결합기(452) 및 도 35b의 예시적인 회전식 열 결합기(459)의 유효 표면들은 이들의 열 방사율을 향상시키기 위해 처리될 수 있다. 예를 들어, 상기 회전식 열 결합기(452)의 2개의 부분들(453, 454) 및 회전식 열 결합기(459)의 2개의 부분들(461, 463)은 알루미늄으로 만들어질 수 있으며, 유효 표면들은 양극 산화 처리될 수 있다.
상기 예시적인 회전식 열 결합기(452)(또는 예시적인 회전식 열 결합기(459))는 로봇 아암(404)의 회동 베이스(410)와 구동부(402)의 스핀들 조립체(456)의 하우징(455) 사이의 열 전달을 용이하게 하기 위해, 상기 회전식 열 결합기(452)(또는 회전식 열 결합기(459))의 하나의 부분은 로봇 아암(404)의 회동 베이스(410)에 부착될 수 있고, 회전식 열 결합기(452)(또는 회전식 열 결합기(459))의 다른 부분은 구동부(402)의 구동 샤프트(들)(425)의 회전 축과 실질적으로 동축인 배치로 구동부(402)의 스핀들 조립체(456)의 하우징(455)에 부착될 수 있다. 대안으로서, 상기 회전식 열 결합기(452)(또는 회전식 열 결합기(459))의 특징부들(features)은 로봇 아암(404)의 회동 베이스(410) 및/또는 구동부(402)의 스핀들 조립체(456)의 하우징 내부에 직접 통합될 수 있다.
상기 구동부(402)의 스핀들 조립체(456)의 하우징(455)(스핀들 하우징)은 수동적 또는 능동적으로(액체, 강제 공기) 냉각될 수 있다. 대안으로서, 특히 상기 구동부(402)가 리프트 메커니즘을 특징으로 하는 경우, 서로 마주보는 하우징(455)의 표면과 구동부(402)의 프레임은 하우징(455)으로부터 구동부(402)의 프레임으로의 열 전달을 용이하게 하도록 구성될 수 있다. 예로서, 상기 하우징(455)과 구동부(402)의 프레임은 구동부(402)의 프레임에 대한 스핀들 조립체(456)의 수직 운동을 허용하면서 열 전달을 위해 이용 가능한 유효 면적을 증가시키기 위해 인터리빙 특징부들, 예를 들어, 핀들을 특징으로 할 수 있다. 다시, 유효 표면들은 이들의 열 방사율을 향상시키도록 처리될 수 있다. 예를 들어, 상기 요소들은 알루미늄으로 제조될 수 있으며, 유효 표면들은 양극 산화 처리될 수 있다.
추가적이고 대체 가능한 열 관리 장치들과 특징부들은 2021년 2월 10일에 출원된 미국 특허 제10,569,430호 및 미국 특허 공개 제2021/0245372호에서 찾을 수 있으며, 이들은 그 전체가 여기에 참조로 통합된다.
다시 도 4a를 참조하면, 상기 예시적인 로봇(400)의 제어 시스템(406)은 분산형 아키텍처(distributed architecture)를 특징으로 할 수 있다. 상기 제어 시스템(406)은 마스터 제어기(460)를 포함할 수 있으며, 이는 로봇 아암(404) 및/또는 구동부(402)에 위치한 다양한 제어 모듈들(462)에 의해 보완될 수 있으며, 각각의 제어 모듈(462)은 로봇(400)의 하나 이상의 모션 축들의 제어를 담당한다. 예를 들어, 상기 제어 시스템(406)의 분산형 아키텍처는 로봇 아암(404) 및/또는 구동부(402) 전체에 걸친 다양한 제어 모듈들(462)의 분산 또는 배치로 구현될 수 있다. 상기 마스터 제어기(460)는 통신망, 예를 들어, EtherCAT과 같은 고속 통신망을 통해, 다양한 제어 모듈들(462)을 조정(coordinate)할 수 있다. 상기 마스터 제어기(460)는, 도 4a의 예에서 도시된 바와 같이, 로봇(400)의 구동부(402) 내에 위치할 수 있다. 대안으로서, 상기 마스터 제어기(460)는, 예를 들어, 도 28a에 도시된 바와 같이, 로봇(400)의 구동부(402)의 외부에 위치할 수 있다. 또 다른 대안으로서, 중앙 집중식 제어 해법이 활용될 수 있다.
상기 로봇 아암(404) 내의 능동 요소들(active components), 예를 들어, 도 4a의 예에서 로봇 아암(404)의 회동 베이스(410) 내에 위치한 제어 모듈(462)에 전력을 공급하고, 이들과 통신하기 위해, 상기 로봇(400)은 또한 하나 이상의 회전 결합기들(rotary couplings)(464a, 464b)을 채용할 수 있다. 각각의 회전 결합기(464a, 464b)는 회전 조인트를 통해 전력을 전송하도록 구성된 전력 결합기(power coupling) 및/또는 회전 조인트를 통해 통신 신호들을 전송하도록 구성된 통신 링크를 포함할 수 있다. 예를 들어, 도 4a에 나타낸 바와 같이, 상기 회전 결합기(464a, 464b)은 스핀들 조립체(456)로부터 로봇 아암(404)의 회동 베이스(410)로 동력을 전송하고, 스핀들 조립체(456)와 로봇 아암(404)의 회동 베이스(410) 사이에서 통신 신호들을 전송하기 위해 이용될 수 있다.
상기 회전 결합기(들)(464a, 464b)는, 각각 하나 이상의 전기 전도성 브러시들(brushes)과 접촉하는 하나 이상의 전기 전도성 링들을 포함할 수 있는 슬립-링 장치들(slip-ring arrangements), 이온성 액체와 같은 전기 전도성 유체에 의해 습윤된 슬립-링 장치, 비접촉식 용량성 결합기, 및 비접촉식 유도 결합기를 포함하는, 다양한 물리적 원리들과 이들의 조합으로 동작할 수 있다.
이제 도 36을 참조하면, 상기 회전 결합기들(464a, 464b) 내에 구현된, 유도 전력 결합기와 광 통신 링크를 포함할 수 있는, 통합 회전 결합기의 일 예가 일반적으로 참조번호 3700으로 도시되며, 이하에서 "전력 결합기(power coupling)(3700)"로 지칭될 것이다. 상기 통합 회전 결합기(3700)는 2개의 부분들, 즉 스핀들 조립체(456)의 하우징(455)에 대해 고정된 하측 부분(3705)과 로봇 아암(404)의 회동 베이스(410)와 함께 회전하는 상측 부분(3710)을 특징으로 할 수 있다.
상기 전력 결합기(3700)는, 예를 들어, 미국 특허 출원 공개 제2016/0229296호, 2018/0105044호, 및 제2018/0105045호에 기재된 것과 같은 유도 원리로 작동할 수 있으며, 이들은 그 전체가 여기에 참조로 통합된다. 상기 전력 결합기(3700)는 제어 모듈(들)(462)에 전력을 공급하고 로봇 아암(404) 내의 능동 장치들, 예컨대 위치 인코더 및 다른 센서들에 직접 또는 간접적으로 전력을 공급하는 데 이용될 수 있다. 예를 들어, AC 전원으로부터의 전력은 고정된 하측 부분(3705)의 1차 코일(3740) 및 1차 코어(3742)의 배치 구조를 통해 상측 부분(3710)의 2차 코어(3744) 및 2차 코일(3746)의 배치 구조로 전송될 수 있으며, 상기 코일들과 코어들은 분할 하우징(split housing)(3750) 내에 수용된다. 상기 2차 코일(3746)과 2차 코어(3744)로부터 출력되는 전력은, AC로서, 정류 필터(3760)에서 정류 및 필터링되어 DC로서 출력될 수 있다.
상기 전력 결합기(3700)의 예시적인 통신 링크는 2개의 광통신 모듈들, 예를 들어, 스핀들 조립체(456)의 하우징(455)에 대해 고정된 제1 광통신 모듈(3720)과 로봇 아암(404)의 회동 베이스(410)와 함께 회전하는 제2 광통신 모듈(3725)을 포함할 수 있다. 인입 통신 신호들은 구리-광섬유 변환 유닛(3730)을 이용하여 광 신호들로 변환될 수 있으며, 변환된 광 신호들은 광섬유 케이블(3732)을 사용하여 제1 광통신 모듈(3720)로 전송된다. 상기 제1 광통신 모듈(3720)을 통해 전송된 광 신호들은 제2 광통신 모듈(3725)에 수신되고, 광섬유 케이블(3732)을 통해 전송되며, 광섬유-구리 변환 유닛(3735)에 수신되고, 여기에서 광 신호들은 전기적(광이 아닌) 통신 신호들로 되돌아간다. 상기 제1 광통신 모듈(3720)과 제2 광통신 모듈(3725)은 스핀들 조립체(456)와 로봇 아암(404)의 회동 베이스(410) 사이의 비접촉식 데이터 전송을 용이하게 할 수 있는 광통신 링크를 제공한다. 예로서, 상기 광통신 링크는 제어 시스템(460)의 통신망 내에 통합될 수 있으며, 로봇 아암(404) 내에 위치한 제어 모듈(들)(462)과의 양방향 데이터 전송을 용이하게 할 수 있다.
상기 통합 회전 결합기의 2개의 부분들(464a, 464b)은 로봇(400)의 회전 조인트의 베어링을 이용하여 정렬 상태로 유지될 수 있으며, 또는 다양한 정적 및 동적 부하 조건 하에서 로봇(400)의 구조물의 잠재적 순응(compliance)에 관계없이 높은 수준의 정렬을 유지하기 위해 통합 회전 결합기(3700) 내에 추가적인 베어링이 이용될 수 있다.
분산된 액추에이터들을 가진 아키텍처를 지원하기 위해 활용될 수 있는 배치 구조들 및 추가적이고 대체 가능한 적합한 배치 구조들에 대한 보다 상세한 설명은 미국 특허 공개 제2021/0245372호에서 찾을 수 있으며, 이는 그 전체가 여기에 참조로 통합된다.
이제 도 5a-5d를 참조하면, 예시적인 로봇(400)의 작동이 도시된다. 도 5a는 양측의 엔드-이펙터들(416, 428)이 후퇴된 것을 보여주며; 도 5b는 좌측 엔드-이펙터(416)가 연장된 것을 보여주고; 도 5c는 우측 엔드-이펙터(428)가 연장된 것을 보여주며; 도 5d는 양측의 엔드-이펙터들(416, 428)이 연장된 것을 보여준다.
이제 도 6a와 6b를 참조하면, 본 발명에 따른 로봇의 다른 예시적인 실시예가 "로봇(600)"으로 도시되어 있다. 도 6a와 6b의 예시적인 실시예는 좌측 어깨 풀리(670)가 로봇 아암(604)의 회동 베이스(610)에 직접 부착되지 않을 수 있다는 점을 제외하고는, 도 4a와 4b의 예시적인 실시예와 실질적으로 동일할 수 있다. 대신에, 상기 좌측 어깨 풀리(670)는 추가 모터(모터 M2L)(672)에 의해 로봇 아암(604)의 회동 베이스(610)에 대해 작동될 수 있으며, 이 추가 모터(672)는 로봇 아암(604)의 회동 베이스(610)에 부착될 수 있고 모터(M1L)(618)와 동축으로 배치될 수 있다.
상기 로봇 아암(604)의 전체 좌측 링크장치(607)는 모터들(M1L(618) 및M2L(672))을 원하는 회전량만큼 동기화하여 이동시킴으로써 회전될 수 있다. 이는, 예를 들어, 좌측 링크장치(607)의 엔드-이펙터(및 좌측 엔드-이펙터(617))가 연장될 수 있는 방향을 조절하기 위해 사용될 수 있다. 다음으로, 좌측 엔드-이펙터(617)는 모터(M2L)(672)를 정지 상태로 유지하면서 모터(M1L)(618)를 사용하여 좌측 링크장치의 제1 링크를 움직임으로써 실질적으로 직선을 따라 주어진 방향으로 연장될 수 있다.
상기 추가 모터(M2L)(672)는 로봇 아암(604)의 2개의 엔드-이펙터들(617, 646)이 수평면에서 독립적으로(특정 범위 내에서) 위치할 수 있도록 하는 또 다른 자유도를 제공할 수 있음에 유의해야 한다. 수평면에서 2개의 엔드-이펙터들(617, 646)의 위치들은 4개의 독립적인 좌표들에 의해 정의될 수 있으며; 예를 들어, 데카르트 좌표 xL 및 yL은 좌측 엔드-이펙터(617)의 위치를 나타낼 수 있고, 데카르트 좌표 xR 및 yR은 우측 엔드-이펙터(646)의 위치를 나타낼 수 있다. 결과적으로, 로봇 아암(604)의 2개의 엔드-이펙터들(617, 646)을 독립적으로 위치시키기 위해 4개의 독립적으로 제어되는 모션 축들(자유도)이 요구될 수 있다. 도 6a와 6b의 특정 예에서, 모터들(MT, M1L, M2L, 및 MR)은 이러한 목적을 위해 이용될 수 있다.
상기 로봇 아암(604)의 2개의 엔드-이펙터들(617, 646)을 독립적으로 위치시키는 능력은, 2개의 페이로드들이 (도 5d에서와 같이) 한 쌍의 워크스테이션들에 동시에 전달될 때, 좌측 엔드-이펙터(617) 상의 페이로드의 오정렬을 보상하고, 동시에, 우측 엔드-이펙터(646) 상의 페이로드의 오정렬을 보상하기 위해 편리하게 이용될 수 있다.
이제 도 7, 8a 및 8b를 참조하면, 본 발명에 따른 로봇의 또 다른 예시적인 실시예가 일반적으로 참조번호 700으로 도시되어 있다. 로봇(700)은 구동부(704) 및 이에 결합된 로봇 아암(702)을 포함하며, 상기 로봇 아암(702)은 로봇 아암(702)의 내부 구성요소들의 방해 받지 않는 시야를 제공하기 위해 링크-오버-링크(link-over-link) 위치에 있다. 상기 로봇 아암(702)은 좌측 링크장치(708)와 우측 링크장치(710)를 포함한다. 상기 좌측 링크장치(708)는 좌측 상부아암(712), 좌측 포어아암(714), 및 페이로드(PL)를 운반하도록 구성된 좌측 엔드-이펙터(711)를 가진 좌측 손목(716)을 포함한다. 유사하게, 상기 우측 링크장치(710)는 우측 상부아암(740), 우측 포어아암(742), 및 페이로드(PR)를 운반하도록 구성된 우측 엔드-이펙터(746)를 가진 우측 손목(744)을 포함한다.
도 8a와 8b는 상기 엔드-이펙터들(711, 746)이 후퇴 위치에 있는 로봇 아암(702)을 보여준다. 도 7, 8a, 및 8b의 예시적인 실시예의 구조는 우측 링크장치(710)가 좌측 링크장치(708)의 거울 상으로 구성될 있다는 점을 제외하고는, 도 6a와 6b의 예시적인 실시예와 실질적으로 동일할 수 있다. 이는 우측 어깨 풀리(770)가 더 이상 로봇 아암(702)의 회동 베이스(710)에 직접 부착되지 않을 수 있음을 의미한다. 대신에, 상기 우측 어깨 풀리(770)는 추가 모터(M2R)(772)에 의해 로봇 아암(702)의 회동 베이스(710)에 대해 작동될 수 있으며, 이 추가 모터(772)는 로봇 아암(702)의 회동 베이스(710)에 부착될 수 있고 모터(M1R)(730)와 동축으로 배치될 수 있다.
이러한 구성형태에서, 상기 로봇 아암(702)의 좌측 링크장치(708)와 유사하게, 우측 링크장치(710)는 모터(M1R)(730)와 모터(M2R)(772)를 원하는 회전량만큼 동기화하여 이동시킴으로써 회전될 수 있다. 이는, 예를 들어, 우측 링크장치(710)의 엔드-이펙터(746)(우측 엔드-이펙터)가 연장될 수 있는 방향을 조절하기 위해 사용될 수 있다. 다음으로, 상기 우측 엔드-이펙터(746)는 모터(M2R)(772)를 정지 상태로 유지하면서 모터(M1R)(730)를 사용하여 우측 링크장치(710)의 제1 링크를 움직임으로써 실질적으로 직선을 따라 주어진 방향으로 연장될 수 있다.
상기 로봇(700)의 좌측 링크장치(708)와 우측 링크장치(710)를 독립적으로 회전시키는 능력은, 도 9a-9l에 도시된 바와 같이, 워크스테이션들의 추가적인 기하구조들, 위치들, 및 배향들을 지원하는데 사용될 수 있다. 도 9a는 서로 실질적으로 평행한 엔드-이펙터들(711, 746)을 가지며 후퇴된 로봇 아암(702)을 보여주고; 도 9b는 좌측으로 오프셋된 직교 워크스테이션으로 연장된 좌측 엔드-이펙터(711)를 보여주며; 도 9c는 우측으로 오프셋된 직교 워크스테이션으로 연장된 우측 엔드-이펙터(746)를 보여주고; 도 9d는 실질적으로 평행한 접근 경로들을 가지는 2개의 오프셋된 직교 워크스테이션들로 동시에 연장된 양측 엔드-이펙터들(711, 746)을 보여주며; 도 9e는 링크장치들(708, 710)과 엔드-이펙터들(711, 746)이 서로를 향해 회전되면서 후퇴된 로봇 아암(702)을 보여주고; 도 9f는 좌측으로 오프셋된 비-직교 및 비-반경방향 워크스테이션으로 연장된 좌측 엔드-이펙터(711)를 보여주며; 도 9g는 좌측으로 오프셋된 비-직교 및 비-반경방향 워크스테이션으로 연장된 우측 엔드-이펙터(746)를 보여주고; 도 9h는 2개의 오프셋된 비-직교 및 비-반경방향 워크스테이션들로 동시에 연장된 양측 엔드-이펙터들(711, 746)을 보여주며; 도 9i는 링크장치들(708, 710)과 엔드-이펙터들(711, 746)가 서로 멀어지면서 후퇴된 로봇 아암(702)을 보여주고; 도 9j는 반경방향 워크스테이션으로 연장된 좌측 엔드-이펙터(711)를 보여주며; 도 9k는 동일한 반경방향 워크스테이션 또는 그 워크스테이션 아래에 위치한 반경방향 워크스테이션으로 연장된 우측 엔드-이펙터(746)를 보여주고; 도 9l은 동일한 반경방향 워크스테이션 또는 2개의 수직으로 적층된 워크스테이션들로 동시에 연장된 양측 엔드-이펙터들(711, 746)을 보여준다.
상기 좌측 엔드 이펙터(711)와 우측 엔드 이펙터(746)에 의해 반경방향 워크스테이션(구동부(704)의 축에 대해 반경방향으로 배향된 워크스테이션) 또는 한 쌍의 수직으로 적층된 반경방향 워크스테이션들로 동시에 접근하기 위해, 예를 들어, 도 9h에 도시된 바와 같이, 상기 엔드-이펙터들 중 하나, 이 특정 예에서 좌측 엔드 이펙터(711)는 다른 엔드 이펙터(746) 위로 상승될 수 있다. 이러한 배치 구조의 예가 도 10에 도시되어 있으며, 여기서 좌측 손목(717)은 우측 손목(744)에 비해 수직 방향으로 신장되고, 이에 의해 좌측 엔드-이펙터(711)가 우측 엔드-이펙터(746)로부터 수직으로 오프셋될 수 있게 한다.
이제 도 11을 참조하면, 로봇의 또 다른 예시적인 실시예가 일반적으로 참조번호 1100으로 도시되어 있으며, 이하에서는 "로봇(1100)"으로 지칭된다. 로봇(1100)에서, 로봇 아암(1102)은 구동부(1104)의 구동 샤프트(1125)에 연결된 회동 베이스(1110), 좌측 링크장치(AL), 좌측 링크장치(BL), 우측 링크장치(AR), 및 우측 링크장치(BR)를 포함할 수 있다. 상기 회동 베이스(1110)는 후술하는 바와 같이, 4개의 링크장치들을 구동시키도록 구성된 모터들을 더 포함할 수 있다.
상기 좌측 링크장치들, 예를 들어, 좌측 링크장치(AL)와 좌측 링크장치(BL) 각각은, 도 4a에 관련하여 설명된 예시적인 로봇(400)의 좌측 링크장치(407)와 실질적으로 동일한 3-링크 구조 및 내부 배치 구조를 특징으로 할 수 있다. 유사하게, 상기 우측 링크장치들, 예를 들어, 우측 링크장치(AR)와 우측 링크장치(BR) 각각은, 도 4a에 관련하여 설명된 예시적인 실시예의 우측 링크장치(411)와 실질적으로 동일한 3-링크 구조 및 내부 배치 구조를 특징으로 할 수 있다.
좌측 링크장치(AL)의 제1 링크(1120)는 회전 조인트(좌측 어깨 조인트 A)를 통해 로봇 아암(1102)의 회동 베이스(1110)에 결합될 수 있으며, 로봇 아암(1102)의 회동 베이스(1110)에 부착된 모터(M2L)(1172)에 의해 작동될 수 있다. 유사하게, 좌측 링크장치(BL)의 제1 링크(1121)는 회전 조인트(어깨 조인트 B)를 통해 로봇 아암(1102)의 회동 베이스(1110)에 결합될 수 있으며, 로봇 아암(1102)의 회동 베이스(1110)에 부착된 모터(M1L)(1118)에 의해 작동될 수 있다. 상기 2개의 링크장치들의 어깨 풀리들, 예를 들어, 좌측 링크장치(AL)의 좌측 어깨 풀리(1111)와 좌측 링크장치(BL)의 좌측 어깨 풀리(1113)는 실질적으로 강성 포스트(rigid post)(1124)를 통해 로봇 아암(1102)의 회동 베이스(1110)에 연결될 수 있다. 도 11의 예에서 나타난 바와 같이, 상기 좌측 링크장치(AL)의 좌측 어깨 조인트, 좌측 링크장치(BL)의 좌측 어깨 조인트, 모터(M1L)(1118), 모터(M2L)(1172), 좌측 링크장치(AL)의 좌측 어깨 풀리(1111), 좌측 링크장치(BL)의 좌측 어깨 풀리(1113)는 동축 방식으로 배치될 수 있다. 대안으로서, 모터(M2L)를 가진 좌측 링크장치(AL)의 좌측 어깨 조인트와 좌측 링크장치(AL)의 좌측 어깨 풀리(1111)는 모터(M1L)를 가진 좌측 링크장치(BL)의 좌측 어깨 조인트와 좌측 링크장치(BL)의 좌측 어깨 풀리(1113)로부터 오프셋될 수 있다.
도 11에 더 도시된 바와 같이, 상기 좌측 링크장치(AL)와 좌측 링크장치(BL)는, 예를 들어, 좌측 링크장치(AL)와 좌측 링크장치(BL)가 함께 중첩되도록 구성될 수 있다. 도시된 바와 같이, 상기 좌측 링크장치(BL)의 상부아암 및 포어아암은 좌측 링크장치(AL)의 상부아암 및 포어아암에 내포된다. 이 경우에, 좌측 링크장치(AL)의 제1 링크(1120)는 링크장치(BL)의 제1 링크(1121) 아래에 있을 수 있고, 링크장치(AL)의 제2 링크(1128)는 링크장치(BL)의 제2 링크(1130) 위에 있을 수 있다. 도 11에 도시된 바와 같이, 상기 2개의 링크장치들의 어깨 조인트들(좌측 링크장치(AL)의 좌측 어깨 조인트와 좌측 링크장치(BL)의 좌측 어깨 조인트)이 동축 구성형태로 배치되는 경우, 좌측 링크장치(AL)의 제1 링크(1120)의 조인트간 길이는 좌측 링크장치(BL)의 제1 링크(1121)의 조인트간 길이보다 클 수 있다. 대안으로서, 상기 2개의 링크장치들의 어깨 조인트들(좌측 링크장치(AL)의 좌측 어깨 조인트와 좌측 링크장치(BL)의 좌측 어깨 조인트)이 서로 오프셋된 경우, 좌측 링크장치(AL)의 제1 링크(1120)의 조인트간 길이는 좌측 링크장치(BL)의 제1 링크(1121)의 조인트간 길이와 동일할 수 있다. 다른 대안으로서, 임의의 적합한 조인트간 길이들이 사용될 수 있다.
상기 좌측 링크장치(BL)의 제3 링크(1131)는 좌측 링크장치(BL)의 엔드-이펙터(엔드-이펙터 LB)를 제2 링크(1128)에 결합된 좌측 링크장치(AL)의 제3 링크(1141)(엔드-이펙터 LA) 위로 상승시킬 수 있는 선택적인 브리지 구조물(bridge structure)(1122)을 특징으로 할 수 있다. 이는 좌측 링크장치(BL)의 제2 링크 및/또는 좌측 링크장치(BL)의 손목 조인트로부터 방출되는 잠재적 오염물질에 의해 좌측 엔드-이펙터(LA) 상의 페이로드가 오염되는 것을 방지할 수 있다.
상기 로봇(1100)의 우측 링크장치들은 좌측 링크장치들의 거울상으로서 구성될 수 있다. 구체적으로, 우측 링크장치(AR)는 실질적으로 좌측 링크장치(AL)의 거울상으로 구성될 수 있고, 우측 링크장치(BR)는 실질적으로 좌측 링크장치(BL)의 거울상으로 구성될 수 있다. 상기 우측 링크장치(BR)의 제3 링크(1133)는 제2 링크(1137)에 결합된 제3 링크(1143)(엔드-이펙터 RA) 위로 엔드-이펙터(RB)를 상승시키는 브리지 구조물(1135)를 특징으로 할 수 있다. 우측 링크장치(AR)의 제1 링크(상부아암)는 아암의 회동 베이스(1110)에 부착될 수 있는 모터(M2R)(1173)에 의해 작동될 수 있고, 우측 링크장치(BR)의 제1 링크(상부아암)는 모터(M1R)(1174)에 의해 작동될 수 있다.
이제 도 12a와 12b를 참조하면, (도 11에 도시된 링크-오버-링크 위치와는 대조적으로) 상기 로봇(1100)은 엔드-이펙터들(LA, LB, RA, RB)이 후퇴된 상태로 도시된다. 전체 로봇 아암(1102)은 모터(MT)(1150)를 사용하여 구동부(1104)의 구동 샤프트(1125)를 움직임으로써 회전될 수 있다. 좌측 엔드-이펙터(LA)는 모터(M2L)(1172)를 사용하여 좌측 링크장치(AL)의 제1 링크(1120)를 움직임으로써 실질적으로 직선을 따라 후퇴 위치로부터 연장될 수 있다. 좌측 엔드-이펙터(LB)는 모터(M1L)(1118)를 사용하여 좌측 링크장치(BL)의 제1 링크(1121)를 움직임으로써 실질적으로 직선을 따라 연장될 수 있다. 우측 엔드-이펙터(RA)는 모터(M2R)(1173)를 사용하여 우측 링크장치(AR)의 제1 링크를 움직임으로써 실질적으로 직선을 따라 연장될 수 있다. 그리고, 마지막으로, 엔드-이펙터(RB)는 모터(M1R)(1174)을 사용하여 우측 링크장치(BR)의 제1 링크를 움직임으로써 실질적으로 직선을 따라 연장될 수 있다.
상기 예시적인 로봇(1100)의 동작은 도 13a-13j에 도시되어 있다. 도 13a는 모든 엔드-이펙터들이 후퇴된 상태를 보여주고; 도 13b는 엔드-이펙터(LA)가 연장된 것을 보여주며; 도 13c는 엔드-이펙터(RA)가 연장된 것을 보여주고; 도 13d는 엔드-이펙터들(LA 및 RA)이 동시에 연장된 것을 보여주며; 도 13e는 엔드-이펙터(LB)가 연장된 것을 보여주고; 도 13f는 엔드-이펙터(RB)가 연장된 것을 보여주며; 도 13g는 엔드-이펙터들(LB 및 RB)이 연장된 것을 보여주고; 도 13h는 엔드-이펙터들(LA 및 LB)이 연장된 것을 보여주며; 도 13i는 엔드-이펙터들(RA 및 RB)이 연장된 것을 보여주고; 도 13j는 모든 엔드-이펙터들(end-effectors LA, RA, LB, 및 RB)이 동시에 연장된 것을 보여준다.
이제 도 14를 참조하면, 로봇의 또 다른 예시적인 실시예가 일반적으로 참조번호 1400으로 도시되어 있으며, 이하에서는 "로봇(1400)"으로 지칭된다. 로봇(1400)은 좌측 어깨 풀리들(좌측 링크장치(AL)의 좌측 어깨 풀리(1411)와 좌측 링크장치(BL)의 좌측 어깨 풀리(1413))이 로봇(1100)의 로봇 아암(1401)의 회동 베이스(1410)에 직접 부착되지 않는 점을 제외하면 로봇(1100)과 실질적으로 동일할 수 있다. 대신에, 상기 좌측 어깨 풀리들(1411, 1413)은 추가 모터(M3L)(1402)에 의해 로봇 아암(1401)의 회동 베이스(1410)에 대해 작동될 수 있으며, 이 추가 모터(1402)는 로봇 아암(1401)의 회동 베이스(1410)에 부착될 수 있고, 모터(M1L)(1418) 및 모터(M2L)(1472)와 동축으로 배치될 수 있다.
상기 추가 모터(M3L)(1402)는 로봇 아암(1401)의 좌측 및 우측 엔드-이펙터들, 예를 들어 좌측 엔드-이펙터(LA)와 우측 엔드-이펙터(RA)가 수평면에서 독립적으로(특정 범위 내에서) 위치할 수 있도록 하는 또 다른 자유도를 제공할 수 있다. 수평면에서 2개의 엔드-이펙터들의 위치들은 4개의 독립적인 좌표들에 의해 정의될 수 있으며; 예를 들어, 데카르트 좌표 xLA 및 yLA는 좌측 엔드-이펙터(LA)의 위치를 나타낼 수 있고, 데카르트 좌표 xRA 및 yRA는 우측 엔드-이펙터(RA)의 위치를 나타낼 수 있다. 결과적으로, 상기 로봇 아암(1401)의 2개의 엔드-이펙터들을 독립적으로 위치시키기 위해 4개의 독립적으로 제어되는 모션 축들이 제공될 수 있다. 로봇(1400)에서, 이러한 목적을 위해 모터들(MT)(1450), (M1L)(1418), (M2L)(1472) 및 (M1R)(1430)이 사용될 수 있다.
상기 로봇 아암(1401)의 좌측 및 우측 엔드-이펙터들을 독립적으로 위치시키는 능력은, 2개의 페이로드들이 (도 13d에서와 같이) 한 쌍의 워크스테이션들에 동시에 전달될 때, 좌측 엔드-이펙터(예를 들어, 엔드-이펙터 LA) 상의 페이로드의 오정렬을 보상하고, 동시에, 우측 엔드-이펙터(예를 들어, 엔드-이펙터 RA) 상의 페이로드의 오정렬을 보상하기 위해 편리하게 이용될 수 있다.
이제 도 15를 참조하면, 본 발명에 따른 로봇의 또 다른 실시예가 도시되어 있으며, 이하에서는 "로봇(1500)"으로 지칭된다. 상기 예시적인 로봇(1500)의 구조는 우측 어깨 풀리들이 로봇 아암(1501)의 회동 베이스(1510)에 더 이상 직접 부착되지 않을 수 있다는 점을 제외하고는, 예시적인 로봇(1400)과 실질적으로 동일할 수 있다. 대신에, 상기 우측 어깨 풀리들(좌측 링크장치(AL)의 우측 어깨 풀리 및 좌측 링크장치(BL)의 우측 어깨 풀리)는 추가 모터(M3R)(1502)에 의해 로봇 아암(1501)의 회동 베이스(1502)에 대해 작동될 수 있으며, 이 추가 모터(1502)는 로봇 아암(1501)의 회동 베이스(1510)에 부착될 수 있고, 모터들(M1R(1530) 및 M2R(1572)과 동축으로 배치될 수 있다.
이러한 구성형태에서, 상기 로봇 아암(1501)의 좌측 링크장치와 유사하게, 상기 우측 링크장치는 모터들(M1R(1530), M2R(1572) 및 M3R(1502))을 원하는 회전량만큼 동기화하여 이동시킴으로써 회전될 수 있다. 이는, 예를 들어, 우측 링크장치들의 엔드-이펙터들, 예를 들어, 우측 엔드-이펙터(RA)와 우측 엔드-이펙터(RB)가 연장될 수 있는 방향을 조절하기 위해 사용될 수 있다. 다음으로, 우측 엔드-이펙터(RA)는 모터(M3R)(1502)를 정지 상태로 유지하면서 모터(M2R)(1572)를 사용하여 우측 링크장치(AR)의 제1 링크를 움직임으로써 실질적으로 직선을 따라 주어진 방향으로 연장될 수 있다. 그리고, 유사하게, 우측 엔드-이펙터(RB)는 모터(M3R)(1502)를 정지 상태로 유지하면서 모터(M1R)(1530)를 사용하여 우측 링크장치(BR)의 제1 링크를 움직임으로써 실질적으로 직선을 따라 주어진 방향으로 연장될 수 있다.
상기 로봇 아암(1501)의 좌측 링크장치들과 우측 링크장치들을 독립적으로 회전시키는 능력은, 도 9a-9l에 관련하여 앞서 설명된 바와 같이, 워크스테이션들의 추가적인 기하구조들, 위치들, 및 배향들을 지원하기 위해 사용될 수 있다.
이제 도 16a와 16b를 참조하면, 본 발명에 따른 로봇(1600)의 또 다른 예시적인 실시예에서, 로봇 아암(1601)의 회동 베이스는 로봇 아암(1601)의 링크장치들 위로 수직으로 연장되어, 상측 부분(1612)과 하측 부분(1614)을 가진 회동 구조물(1610)을 형성할 수 있다. 이 예시적인 실시예에서, 좌측 링크장치(AL)와 우측 링크장치(AR)는 회동 구조물의 하측 부분(1614)에 의해 지지될 수 있는 반면, 좌측 링크장치(BL)와 우측 링크장치(BR)는 회동 구조물(1610)의 상측 부분(1612)에 매달릴 수 있다. 이러한 실시예에서, 지지된 좌측 링크장치(AL)와 우측 링크장치(AR)는 매달린 좌측 링크장치(BL)와 우측 링크장치(BR)의 수직 거울상이다.
상기 로봇 아암(1601)의 링크장치들(좌측 링크장치(AL), 우측 링크장치(AR), 좌측 링크장치(BL), 우측 링크장치(BR))의 내부 배치 구조들은 상기 로봇(400)에 관련하여 설명된 바와 실질적으로 동일할 수 있다. 도 16a에 도시된 바와 같이, 상기 좌측 링크장치(AL)의 제1 링크(1650)는 모터(M1L)(1618)에 의해 작동될 수 있고, 이 모터(M1L)(1618)는 회동 구조물(1610)의 하측 부분(1614)에 부착될 수 있으며, 상기 우측 링크장치(AR)의 제1 링크(1652)는 모터(M1R)(1630)에 의해 작동될 수 있고, 이 모터(M1R)(1630) 또한 회동 구조물(1610)의 하측 부분(1614)에 부착될 수 있으며, 상기 좌측 링크장치(BL)의 제1 링크(1654)는 모터(M2L)(1672)에 의해 작동될 수 있고, 이 모터(M2L)(1672)는 회동 구조물(1610)의 상측 부분(1612)에 부착될 수 있으며, 상기 우측 링크장치(BL)의 제1 링크(1656)는 모터(M2R)(1672)에 의해 작동될 수 있고, 이 모터(M2R)(1672) 또한 회동 구조물(1610)의 상측 부분(1612)에 부착될 수 있다.
이제 도 17a-17h를 참조하면, 상기 로봇(1600)의 작동이 도시된다. 도 17a는 모든 엔드-이펙터들이 후퇴된 것을 보여주고; 도 17b는 좌측 엔드-이펙터(LA)가 연장된 것을 보여주며; 도 17c는 우측 엔드-이펙터(RA)가 연장된 것을 보여주고; 도 17d는 좌측 및 우측 엔드-이펙터들(LA 및 RA)이 연장된 것을 보여주며; 도 17e는 좌측 엔드-이펙터(LB)가 연장된 것을 보여주고; 도 17f는 우측 엔드 이펙터(RB)가 연장된 것으로 보여주며; 도 17g는 좌측 및 우측 엔드 이펙터들(LB 및 RB)이 연장된 것으로 보여주고; 도 17h는 모든 엔드 이펙터들(LA, RA, LB, 및 RB)이 연장된 것을 보여준다.
이제 도 18a와 18b를 참조하면, 본 발명에 따른 로봇의 또 다른 예가 참조번호 1800으로 도시되어 있으며, 이하에서는 "로봇(1800)"으로 지칭된다. 로봇(1800)은 구동부(1801), 로봇 아암(1804), 및 제어 시스템(1806)을 포함할 수 있다. 회동 베이스는 로봇 아암(1804)의 링크장치들 위로 수직으로 연장되어 구동부(1801)의 구동 샤프트(1825)에 연결되는 회동 구조물(1810)을 형성할 수 있다. 상기 회동 구조물(1810)은 상측 부분(1812) 및 하측 부분(1814)을 포함한다. 로봇(1800)은 좌측 링크장치(RL)의 어깨 풀리(1811)가 로봇 아암(1804)의 회동 구조물(1810)에 직접 부착되지 않을 수 있다는 점을 제외하고는, 로봇(1600)과 실질적으로 동일할 수 있다. 대신에, 상기 좌측 링크장치(AL)의 어깨 풀리(1811)는 추가 모터(M3L)(1802)에 의해 로봇 아암(1804)의 회동 구조물(1810)에 대해 작동될 수 있으며, 이 추가 모터(M3L)(1802)는 로봇 아암(1804)의 회동 구조물(1810)의 하측 부분(1814)에 부착될 수 있고, 모터(M1L)(1872)와 동축으로 배치될 수 있다. 그리고, 유사하게, 상기 좌측 링크장치(BL)의 어깨 풀리(1813)는 로봇 아암(1804)의 회동 구조물(1810)에 직접 부착되지 않을 수 있다. 대신에, 상기 좌측 링크장치(BL)의 어깨 풀리(1813)는 추가 모터(M4L)(1818)에 의해 로봇 아암(1804)의 회동 구조물(1810)에 대해 작동될 수 있으며, 이 추가 모터(M4L)(1818)는 로봇 아암(1804)의 회동 구조물(1810)의 상측 부분(1812)에 부착될 수 있고, 모터(M2L)(1831)과 동축으로 배치될 수 있다.
전체 좌측 링크장치(AL)는 모터들(M1L(1872) 및 M3L(1802))을 원하는 회전량만큼 동기화하여 이동시킴으로써 회전될 수 있다. 이는, 예를 들어, 좌측 링크장치(AL)의 엔드 이펙터(엔드-이펙터 LA)가 연장될 수 있는 방향을 조절하는데 사용될 수 있다. 다음으로, 엔드-이펙터(LA)는 모터(M3L)(1802)를 정지 상태로 유지하면서 모터(M1L)(1872)를 사용하여 좌측 링크장치(AL)의 제1 링크를 움직임으로써 실질적으로 직선을 따라 주어진 방향으로 연장될 수 있다.
유사하게, 전체 좌측 링크장치(BL)는 모터들(M4L(1818) 및 M2L(1831))을 원하는 회전량만큼 동기화하여 이동시킴으로써 회전될 수 있다. 이는, 예를 들어, 좌측 링크장치(BL)의 엔드 이펙터(엔드-이펙터 LB)가 연장될 수 있는 방향을 조절하기 위해 사용될 수 있다. 그러면, 엔드-이펙터(LB)는 모터(M4L)(1818)을 정지 상태로 유지하면서 모터(M2L)(1831)을 사용하여 좌측 링크장치(BL)의 제1 링크를 움직임으로써 실질적으로 직선을 따라 주어진 방향으로 연장될 수 있다.
모터(M3L)(1802)는 엔드-이펙터들(LA 및 RA)이 수평면에서 독립적으로(특정 범위 내에서) 위치할 수 있도록 하는 추가 자유도를 제공할 수 있음에 유의해야 한다. 수평면에서 2개의 엔드-이펙터들의 위치들은 4개의 독립적인 좌표들에 의해 정의될 수 있으며, 이에 따라, 2개의 엔드-이펙터들을 독립적으로 위치시키기 위해 4개의 독립적으로 제어되는 모션 축들(자유도)이 사용될 수 있다. 이러한 특정 예에서, 이러한 목적을 위해 모터들(MT(1850), M1L(1872), M3L(1802), 및 M1R(1833))이 활용될 수 있다.
유사하게, 모터(M2L)(1831)는 엔드-이펙터들(LB 및 RB)이 수평면에서 독립적으로(특정 범위 내에서) 위치할 수 있도록 하는 추가 자유도를 제공할 수 있다. 다시, 수평 평면에서 2개의 엔드-이펙터들의 위치들은 4개의 독립적인 좌표들에 의해 정의될 수 있으며, 이에 따라, 2개의 엔드-이펙터들을 독립적으로 위치시키기 위해 4개의 독립적으로 제어되는 모션 축들(자유도)이 사용될 수 있다. 이러한 특정 예에서, 이러한 목적을 위해 모터들(MT(1850), M2L(1831), M4L(1818), 및M2R(1873))이 활용될 수 있다.
상기 로봇 아암(1804)의 좌측 및 우측 엔드-이펙터들, 예를 들어, 엔드-이펙터들(LA 및 RA) 또는 엔드-이펙터들(LB 및 RB)을 주어진 수평면에서 독립적으로 위치시키는 능력은, 2개의 페이로드들이 (도 17d에서와 같이) 한 쌍의 워크스테이션들에 동시에 전달될 때. 좌측 엔드-이펙터(예를 들어, 엔드-이펙터 LA) 상의 페이로드의 오정렬을 보상하고, 그리고 동시에, 우측 엔드-이펙터(예를 들어, 엔드-이펙터 RA) 상의 페이로드의 오정렬을 보상하기 위해 편리하게 이용될 수 있다.
본 발명에 따른 로봇의 또 다른 실시예는 도 19a와 19b에 도시되어 있으며, 이하에서는 "로봇(1900)"으로 지칭된다. 로봇(1900)은 우측 링크장치(AR)의 어깨 풀리가 로봇 아암(1901)의 회동 구조물(1910)에 직접 부착되지 않을 수 있다는 점을 제외하고는 로봇(1800)과 실질적으로 동일할 수 있다. 대신에, 상기 우측 링크장치(AR)의 어깨 풀리는 추가 모터(M4R)(1902)에 의해 로봇 아암(1901)의 회동 구조물(1902)에 대해 작동될 수 있으며, 이 추가 모터(M4R)(1902)는 로봇 아암(1901)의 회동 구조물(1910)의 상측 부분(1912)에 부착될 수 있고, 모터(M2R)(1973)와 동축으로 배치될 수 있다. 그리고, 유사하게, 우측 링크장치(BR)의 어깨 풀리는 로봇 아암(1901)의 회동 구조물(1910)에 직접 부착되지 않을 수 있다. 대신에, 상기 우측 링크장치(BR)의 어깨 풀리는 추가 모터(M3R)(1904)에 의해 로봇 아암(1901)의 회동 구조물(1904)에 대해 작동될 수 있으며, 이 추가 모터(M3R)(1904)는 로봇 아암(1901)의 회동 구조물(1910)의 하측 부분(1914)에 부착될 수 있고, 모터(M1R)(1933)와 동축으로 배치될 수 있다.
전체 우측 링크장치(AR)는 모터들(M2R(1973) 및 M4R(1902))을 원하는 회전량만큼 동기화하여 이동시킴으로써 회전될 수 있다. 이는, 예를 들어, 우측 링크장치(AR)의 엔드-이펙터(RA)가 연장될 수 있는 방향을 조절하는데 사용될 수 있다. 다음으로, 엔드-이펙터(RA)는 모터(M4R)(1902)를 정지 상태로 유지하면서 모터(M2R)(1973)를 사용하여 우측 링크장치(AR)의 제1 링크를 움직임으로써 실질적으로 직선을 따라 주어진 방향으로 연장될 수 있다.
유사하게, 전체 우측 링크장치(BR)는 모터들(M1R(1933) 및 M3R(1904))을 원하는 회전량만큼 동기화하여 이동시킴으로써 회전될 수 있다. 이는, 예를 들어, 우측 링크장치(BR)의 엔드 이펙터(RB)가 연장될 수 있는 방향을 조절하는데 사용될 수 있다. 다음으로, 엔드-이펙터(RB)는 모터(M3R)(1904)를 정지 상태로 유지하면서 모터(M1R)(1933)을 사용하여 우측 링크장치(BR)의 제1 링크를 움직임으로써 실질적으로 직선을 따라 주어진 방향으로 연장될 수 있다.
상기 로봇 아암(1901)의 좌측 링크장치들과 우측 링크장치들을 독립적으로 회전시키는 능력은, 도 9a-9l에 관련하여 앞서 설명된 바와 같이, 반경방향 워크스테이션들과 비-직교 비-반경방향 워크스테이션들을 포함하는 워크스테이션들의 추가적인 기하구조들, 위치들, 및 배향들을 지원하는데 사용될 수 있다.
또한, 상기 로봇 아암(1901)의 좌측 및 우측 엔드-이펙터들, 예를 들어, 엔드-이펙터들(LA 및 RA) 뿐만 아니라 엔드-이펙터들(LB 및 RB)을 독립적으로 위치시키는 능력은, 2개의 페이로드들이 (도 17d에서와 같이) 한 쌍의 워크스테이션들에 동시에 전달될 때, 좌측 엔드-이펙터(예를 들어, 엔드-이펙터 LA) 상의 페이로드의 오정렬을 보상하고, 그리고 동시에, 우측 엔드-이펙터(예를 들어, 엔드-이펙터 RA) 상의 페이로드의 오정렬을 보상하기 위해 편리하게 이용될 수 있다. 더욱이, 이 능력은, 4개의 페이로드들이 (도 17h에서와 같이) 동시에 전달될 때, 엔드-이펙터(LA) 상의 페이로드의 오정렬, 엔드-이펙터(RA) 상의 페이로드의 오정렬, 엔드-이펙터(LB) 상의 페이로드의 오정렬, 및 엔드-이펙터(RB) 상의 페이로드의 오정렬을 동시에 보상하기 위해 편리하게 활용될 수 있다.
이제 도 20을 참조하면, 로봇의 또 다른 예시적인 실시예가 참조번호 2000으로 도시되어 있으며, 이하에서는 "로봇(2000)"으로 지칭된다. 로봇(2000)은 적어도 하나의 아암을 포함하고, 각각의 아암은 6개의 링크장치들과 6개의 모터들을 가지며, 각각의 링크장치는 페이로드를 운반하도록 구성된 엔드-이펙터를 가지고, 각각의 모터는 (각각의 아암의) 링크장치들 중 하나를 작동시키도록 구성된다. 도시된 바와 같이, 로봇 아암(2001)의 회동 베이스는 로봇 아암(2001)의 링크장치들 위로 수직으로 연장되어, 상측 부분(2012)과 하측 부분(2014)을 가지는 회동 구조물(2010)을 형성할 수 있다. 이 예시적인 실시예에서, 좌측 링크장치들(AL1 및 AL2)과 우측 링크장치들(AR1 및 AR2)은 회동 구조물(2010)의 상측 부분(2012)에 매달릴 수 있으며, 좌측 링크장치들(BL1, BL2, BL3, 및 BL4)과 우측 링크장치들(BR1, BR2, BR3, 및 BR4)은 회동 구조물(2010)의 하측 부분(2014)에 의해 지지될 수 있다. 대응되는 모터를 사용하여, 상기 로봇 아암(2001)의 엔드-이펙터들 각각은, 예를 들어, 엔드-이펙터(LA, LB, LC, RA, RB, 또는 RC)는 실질적으로 직선을 따라 로봇 아암의 회동 구조물에 대해 독립적으로 연장될 수 있다.
이제 도 21을 참조하면, 로봇(2100)의 또 다른 예는 8개의 링크장치들을 가지는 아암(2102)을 포함할 수 있다. 각각의 링크장치는 페이로드를 운반하도록 구성된 엔드 이펙터와 8개의 모터들을 가지며, 각각의 모터는 링크장치들 중 하나를 작동시키도록 구성된다. 대응되는 모터를 사용하여, 상기 로봇 아암(2102)의 엔드-이펙터들 각각은, 예를 들어, 엔드-이펙터(LA, LB, LC, LD, RA, RB, RC, 또는 RD)는 로봇 아암(2102)의 회동 구조물(2102)에 대해 고정된 방향으로 실질적으로 직선을 따라 로봇 아암(2102)의 회동 구조물(2110)에 대해 독립적으로 연장될 수 있다.
이제 도 22를 참조하면, 로봇(2200)의 또 다른 예시적인 실시예는 아암(2202)을 포함할 수 있다. 상기 예시적인 로봇(2200)은, 로봇 아암(2202)의 회동 구조물(2110)에 대한, 로봇 아암(2202)의 엔드 이펙터들, 예를 들어, 엔드 이펙터들(LA, LB, LC, LD, RA, RB, RC, 및 RD)의 모션 방향의 조절을 제공하기 위해 추가적인 4개의 모터들이 이용될 수 있다는 점을 제외하고는, 도 21의 예시적인 로봇(2100)과 동일하다. 도 22의 특정 예에서, 엔드 이펙터들(LA 및 LB)의 모션 방향, 엔드 이펙터들(LC 및 LD)의 모션 방향, 엔드 이펙터들(RA 및 RB)의 모션 방향, 및 엔드 이펙터들(RC 및 RD)의 모션 방향은 독립적으로 조절될 수 있다.
이제 도 23을 참조하면, 로봇(2300)의 또 다른 예시적인 실시예는 회동 구조물(2301)에 결합된 두 개의 아암들을 포함할 수 있다. 로봇(2300)에서, 각각 로봇 아암(2306, 2308)을 가지는 2개의 구동부들(2302, 2304)이 이용될 수 있다. 특히, 제1(하부) 로봇 아암(2308)을 가지는 제1(하부) 구동부(2304)는 위쪽이 위에 있도록 직립된(right-side-up) 구성형태로 사용될 수 있으며, 제2(상부) 로봇 아암(2306)을 가지는 제2(상부) 구동부(2302)는 제1(하부) 로봇 아암(2308)을 가지는 제1(하부) 구동부(2304) 위에 반전된 구성형태로 사용될 수 있다.
각각의 로봇 아암(제1(하부) 로봇 아암(2308) 및 제2(상부) 로봇 아암(2306))은, 각각 단일의 엔드-이펙터를 가지는 2개의 링크장치들을 특징으로 하지만, 임의의 적절한 수의 링크장치들 및 이펙터들이 사용될 수 있다. 예로서, 상부 로봇 아암(2306)은 엔드-이펙터들(LA 및 RA)을 가지는 2개의 링크장치들을 특징으로 할 수 있으며, 하부 로봇 아암(2308)은 엔드-이펙터들(LB, LC, RB, 및 RC)을 가지는 4개의 링크장치들을 특징으로 할 수 있다. 다른 예로서, 상부 로봇 아암(2306)은 엔드-이펙터들(LA, LB, RA, RB)을 가지는 4개의 링크장치들을 특징으로 할 수 있으며, 하부 로봇 아암(2308)은 엔드-이펙터들(LC, LD, RC, RD)을 가지는 4개의 링크장치들을 특징으로 할 수 있다.
이제 도 24a-29j를 참조하면, 로봇의 추가적인 예시적인 실시예들이 개시된다. 도 24a와 24b에서, 로봇(2400)은 회동 베이스(2410) 상에 로봇 아암(2402)을 가지는 구동부(2409)를 포함한다. 상기 로봇 아암(2402)은, 로봇 아암(2402)의 링크장치들을 지지하고 이들을 작동시키는 모터들을 수용할 수 있는 빔형 구조물(beam-like structure)을 형성하기 위해 측방향으로 연장될 수 있다. 로봇(2400)은 도 4a와 4b에 관련하여 설명된 예시적인 실시예와 유사한 기능을 제공할 수 있다.
도 25a와 25b에서, 로봇(2500)은 로봇 아암(2502)을 가지는 회동 베이스(2510)를 가진 구동부(2509)를 포함한다. 로봇(2500)은 도 6a 및 6b와 관련하여 설명된 예시적인 실시예와 유사한 기능을 제공할 수 있다.
26a와 26b에서, 로봇(2600)은 회동 베이스(2610) 상에 로봇 아암(2602)을 가지는 구동부(2609)를 포함한다. 상기 로봇(2600)의 예는 도 7과 관련하여 설명된 예시적인 실시예와 유사한 기능을 제공할 수 있다.
27a와 27b에서, 로봇(2700)은 회동 베이스(2710) 상에 로봇 아암(2702)을 가지는 구동부(2709)을 포함한다. 상기 예시적인 로봇(2700)은 도 11과 관련하여 설명된 예시적인 실시예와 유사한 기능을 제공할 수 있다.
도 28a와 28b에서, 로봇(2800)은 로봇 아암(2802)을 가진 회동 베이스(2810)가 장착되는 구동부(2809)를 포함한다. 상기 예시적인 로봇(2800)은 도 14와 관련하여 설명된 예시적인 실시예와 유사한 기능을 제공할 수 있다.
도 29a-29i에서, 로봇(2900)은 로봇 아암(2902)을 가진 회동 베이스(2910)가 장착되는 구동부(2909)를 포함한다. 상기 예시적인 로봇(2900)은 도 15와 관련하여 설명된 예시적인 실시예와 유사한 기능을 제공할 수 있다.
또한, 도 29a-29i의 예시적인 실시예에서, 본 발명에 따른 로봇(2900)은 실질적으로 반경방향 경로를 따라서 반경방향 워크스테이션들에 접근 가능할 수 있다. 예를 들어, 빔형 회동 구조물인 우측 링크장치(A)와 우측 링크장치(B)는 회전하여 우측 링크장치(A)와 우측 링크장치(B)를 반경방향 스테이션 앞에 위치시킬 수 있으며, 이에 따라 우측 링크장치(A)와 우측 링크장치(B)의 연장 방향은 도 29b와 29c에 개략적으로 도시된 바와 같이 실질적으로 반경방향이 된다. 이들 도면들에서, 도 29b는 나란한 직교 워크스테이션들에 쉽게 접근하기에 적합한 초기 위치에 있는 로봇 아암(2902)을 보여주고, 도 29c는 우측 링크장치(A)와 우측 링크장치(B)가 반경방향으로 연장 및 후퇴할 수 있도록 재배치된 로봇 아암(2902)을 보여준다.
하나의 예시적인 작동에서, 상기 로봇(2900)은 또한 좌측 워크스테이션과 우측 워크스테이션 사이에서 페이로드를 이송할 수 있다. 예를 들어, 도 29d-29f에 개략적으로 도시된 바와 같이, 좌측 링크장치(A), 좌측 링크장치(B), 우측 링크장치(A), 및 우측 링크장치(B)의 절대적인 배향을 일정하게 유지하면서 빔형 회동 구조물을 180도 회전시킴으로써, 좌측 링크장치(A)와 좌측 링크장치(B)는 좌측으로부터 우측으로 재배치될 수 있으며, 동시에 우측 링크장치(A)와 우측 링크장치(B)는 우측으로부터 좌측으로 재배치될 수 있다. 도 29d는 초기 위치(2950)에 있는 로봇 아암(2902)을 보여주며, 여기에서 좌측 링크장치(A)와 좌측 링크장치(B)는 좌측 워크스테이션에 접근하도록 배치되고, 우측 링크장치(A)와 우측 링크장치(B)는 우측 워크스테이션에 접근하도록 배치된다; 도 29e는 중간 위치(2952)에 있는 로봇 아암(2902)을 도시하며, 여기에서 빔형 회동 구조물은 초기 위치로부터 90도 회전되어 있다; 도 29f는 최종 위치(2954)에 있는 로봇 아암(2902)을 도시하며, 여기에서 좌측 링크장치(A)와 좌측 링크장치(B)는 우측 워크스테이션에 접근하도록 배치되고, 우측 링크장치(A)와 우측 링크장치(B)는 좌측 워크스테이션에 접근하도록 배치된다.
다른 예시적인 작동으로서, 도 29g-29i에 개략적으로 도시된 바와 같이, 로봇 아암(2902)의 동일한 재배치는 좌측 링크장치(A)와 좌측 링크장치(B)를 빔형 회동 구조물에 대해 어느 한 방향으로 180도 회전시키고, 우측 링크장치(A)와 우측 링크장치(B)를 빔형 회동 구조물에 대해 어느 한 방향으로 회전시키며, 빔형 회동 구조물을 어느 한 방향으로 180도 회전시킴으로써 달성될 수 있다. 도 29g는 초기 위치(2960)에 있는 로봇 아암(2902)을 도시하며, 여기에서 좌측 링크장치(A)와 좌측 링크장치(B)는 좌측 워크스테이션에 접근하도록 배치되고, 우측 링크장치(A)와 우측 링크장치(B)는 우측 워크스테이션에 접근하도록 배치된다; 도 29h는 중간 위치(2962)에 있는 로봇 아암(2902)을 도시하며, 여기에서 좌측 링크장치(A)와 좌측 링크장치(B)는 빔형 회동 구조물에 대해 180도 회전되어 있고, 우측 링크장치(A)와 우측 링크장치(B)도 빔형 회동 구조물에 대해 180도 회전되어 있다; 도 29i는 최종 위치(2964)에 있는 로봇 아암(2902)을 도시하며, 여기에서 좌측 링크장치(A)와 좌측 링크장치(B)는 우측 워크스테이션에 접근하도록 배치되고, 우측 링크장치(A)와 우측 링크장치(B)는 좌측 워크스테이션에 접근하도록 배치된다.
도 24a-29i에 도시된 예시적인 로봇들의 링크장치들은 직렬 3-링크 메커니즘, 예를 들어, 각각의 링크장치가, 회전 조인트들을 통해 직렬로 연결된 링크 1(상부아암), 링크 2(포어아암), 및 링크 3(손목)을 포함하는 메커니즘에 기초한다. 대안으로서, 임의의 예시적인 실시예들에서의 임의의 링크장치들은 직렬 2-링크 메커니즘에 기초할 수 있다.
이제 도 30을 참조하면, 직렬 2-링크 메커니즘에 기초한 링크장치의 일 예가 일반적으로 참조번호 3000에 도시되어 있으며, 이하에서는 "링크장치(3000)"로 지칭된다. 링크장치(3000)는 회전 조인트(어깨 조인트)(3005)를 통해 로봇 아암(3004)의 회동 구조물(예컨대 회동 베이스, 회동 구조물의 상측 부분, 회동 구조물의 하측 부분, 또는 앞서 설명된 빔형 회동 구조물)에 결합된 링크 1(상부아암)(3002)과, 다른 회전 조인트(팔꿈치 조인트)(3006)를 통해 링크 1(3002)에 결합된 링크 2(포어아암)(3008)을 포함할 수 있다. 링크 2(3008)는 페이로드를 수용하도록 구성된 엔드-이펙터(3010)를 운반할 수 있다.
상기 링크장치(3000)의 링크 1(3002)은 로봇 아암의 회동 구조물에 부착된 액추에이터, 예를 들어, 전기 모터(M1)(3012)에 의해 구동될 수 있다. 상기 링크장치(3000)의 링크 2(3008)는 로봇 아암의 회동 구조물에 부착된 다른 액추에이터, 예를 들어, 전기 모터(M2)(3016)와 링크 2(3008) 사이의 전달 장치(3014)를 통해 작동될 수 있다. 예로서, 상기 전달 장치는 모터(M2)(3016)에 결합된 어깨 풀리(3018), 링크 2에 부착된 팔꿈치 풀리(3020), 및 상기 2개의 풀리들 사이의 벨트, 밴드, 또는 케이블(3022)을 포함할 수 있다.
이제 도 31을 참조하면, 직렬 2-링크 메커니즘에 기초한 링크장치의 또 다른 예가 일반적으로 참조번호 3100으로 도시되어 있으며, 이하에서는 "링크장치(3100)"로 지칭된다. 링크장치(3100)는 회전 조인트(어깨 조인트)(3106)를 통해 로봇 아암의 회동 구조물(3104)에 결합된 링크 1(상부아암)(3102), 회전 조인트(팔꿈치 조인트 A)(3110)를 통해 링크 1(3102)에 결합된 링크 2A(포어아암 A)(3108), 및 다른 회전 조인트(팔꿈치 조인트 B)(3114)를 통해 링크 1(3102)에 결합된 링크 2B(포어아암 B)(3112)를 포함할 수 있다. 링크 2A와 링크 2B는 각각 페이로드를 수용하도록 구성된 엔드 이펙터(3116, 3118)를 운반할 수 있다.
상기 링크장치(3100)의 링크 1(3102)은 로봇 아암의 회동 구조물에 부착된 액추에이터, 예를 들어, 전기 모터(M1)(3120)에 의해 구동될 수 있다. 상기 링크장치(3100)의 링크 2A(3108)는 로봇 아암의 회동 구조물에 부착된 다른 액추에이터, 예를 들어, 전기 모터(M2)(3122)와 링크 2A(3108) 사이의 전달 장치를 통해 작동될 수 있다. 예로서, 상기 전달 장치는 모터(M2)3122)에 결합된 어깨 풀리(A), 링크 2A에 부착된 팔꿈치 풀리(A), 및 상기 2개의 풀리들 사이의 벨트, 밴드, 또는 케이블을 포함할 수 있다. 유사하게, 상기 링크장치(3100)의 링크 2B(3112)는 로봇 아암의 회동 구조물에 부착된 또 다른 액추에이터, 예를 들어, 전기 모터(M3)(3124)와 링크 2B(3112) 사이의 전달 장치를 통해 작동될 수 있다. 예로서, 상기 전달 장치는 모터(M3)(3124)에 결합된 어깨 풀리(3126), 링크 2B(3112)에 부착된 팔꿈치 풀리(3128), 및 상기 2개의 풀리들 사이의 벨트, 밴드, 또는 케이블(3130)을 포함할 수 있다.
이제 도 32를 참조하면, 2개의 링크장치들의 시스템이 일반적으로 참조번호 3200으로 있으며, 이하에서는 "시스템(3200)"으로 지칭된다. 상기 링크장치들 각각은 직렬 2-링크 메커니즘을 기초로 하며, 링크장치(A)와 링크장치(B)를 포함할 수 있다. 링크장치(A)는 회전 조인트(어깨 조인트 A)(3206)를 통해 로봇 아암의 회동 구조물(3204)(예컨대, 회동 베이스, 회동 구조물의 상측 부분, 회동 구조물의 하측 부분, 또는 앞서 설명된 빔형 회동 구조물)에 결합된 링크 1A(상부아암 A)(3202)와, 다른 회전 조인트(팔꿈치 조인트 A)(3210)를 통해 링크 1A(3202)에 결합된 링크 2A(포어아암 A)(3208)를 포함할 수 있다. 링크 2A(3208)는 페이로드를 수용하도록 구성된 엔드-이펙터(엔드-이펙터 A)(3212)를 운반할 수 있다. 도 32에 도시된 바와 같이, 팔꿈치 조인트 A(3210)로부터 엔드-이펙터 A(3212)의 중심까지 측정된 링크 2A(3208)의 유효 길이는 링크 1A(3202)의 조인트간 유효 길이와 실질적으로 동일할 수 있다. 대안으로서, 팔꿈치 조인트 A(3210)로부터 엔드-이펙터 A(3212)의 중심까지 측정된 링크 2A(3208)의 유효 길이는 링크 1A(3202)의 조인트간 길이보다 작거나 클 수 있다.
링크 1A(3202)는 로봇 아암의 회동 구조물(3204)에 부착된 액추에이터, 예를 들어, 전기 모터(M1)(3214)에 의해 구동될 수 있다. 링크 2A(3208)의 모션은 로봇 아암의 회동 구조물과 링크 2A 사이의 전달 장치(3216)를 통해 제한될 수 있으며, 이는 링크 1A가 로봇 아암의 회동 구조물에 대해 회전할 때 엔드-이펙터 A의 중심이 실질적으로 직선을 따라 이동하도록 구성될 수 있다. 예로서, 상기 전달 장치(3216)는 링크 1A에 부착된 어깨 풀리 A(3218), 링크 2A에 부착된 팔꿈치 풀리 A(3220), 및 상기 2개의 풀리들 사이의 벨트, 밴드, 또는 케이블을 포함할 수 있다. 링크 2A의 길이(팔꿈치 조인트 A로부터 엔드-이펙터 A의 중심까지 측정됨)와 링크 1A의 조인트간 길이가 실질적으로 동일할 수 있는 예를 고려하면, 상기 2개의 풀리들은 실질적으로 원형 프로파일들을 가질 수 있고, 어깨 풀리 A의 유효 반경은 팔꿈치 풀리 A의 유효 반경의 2배일 수 있다. 대안으로서, 링크들(1A 및 2A)의 길이들은 동일하지 않으며, 상기 풀리들 중 적어도 하나, 예를 들어 어깨 풀리 A는, 위에서 참조로서 통합된 미국 특허 및 특허 공개에서 설명된 바와 같이, 비원형 프로파일을 특징으로 할 수 있다.
링크장치(B)는 회전 조인트(어깨 조인트 B)를 통해 로봇 아암의 회동 구조물에 결합된 링크 1B(상부아암 B)(3222)와, 다른 회전 조인트(팔꿈치 조인트 B)를 통해 링크 1B(3222)에 결합된 링크 2B(포어아암 B)(3224)를 포함할 수 있다. 링크 2B(3224)는 페이로드를 수용하도록 구성된 엔드-이펙터(엔드-이펙터 B)(3226)를 운반할 수 있다. 도 32에 도시된 바와 같이, 팔꿈치 조인트 B로부터 엔드-이펙터 B(3226)의 중심까지 측정된 링크 2B(3224)의 길이는 링크 1B(3222)의 조인트간 길이와 실질적으로 동일할 수 있다. 대안으로서, 팔꿈치 조인트 B로부터 엔드-이펙터 B(3226)의 중심까지 측정된 링크 2B(3224)의 길이는 링크 1B(3222)의 조인트간 길이보다 작거나 클 수 있다.
링크(1B)(3222)는 로봇 아암의 회동 구조물(3204)에 부착된 액추에이터, 예를 들어, 전기 모터(M2)(3228))에 의해 구동될 수 있다. 링크 2B의 모션은 로봇 아암의 회동 구조물과 링크 2B 사이의 전달 장치를 통해 제한될 수 있으며, 이는 링크 1B가 로봇 아암의 회동 구조물(3204)에 대해 회전할 때 엔드-이펙터 B(3226)의 중심이 실질적으로 직선을 따라 이동하도록 구성될 수 있다. 예로서, 상기 전달 장치는 링크 1B(3222)에 부착된 어깨 풀리 B(3230), 링크 2B(3224)에 부착된 팔꿈치 풀리 B(3232), 및 상기 2개의 풀리들 사이의 벨트, 밴드, 또는 케이블(3234)을 포함할 수 있다. 링크 2B(3224)의 길이(팔꿈치 조인트 B로부터 엔드-이펙터 B의 중심까지 측정됨)와 링크 1B(3222)의 조인트간 길이가 실질적으로 동일할 수 있는 예를 고려하면, 상기 2개의 풀리들은 실질적으로 원형 프로파일들을 가질 수 있으며, 어깨 풀리 B의 유효 반경은 팔꿈치 풀리 B의 유효 반경의 2배일 수 있다. 대안으로서, 링크들(1B 및 2B)의 길이들은 동일하지 않으며, 상기 풀리들 중 적어도 하나, 예를 들어 어깨 풀리 B는 위에서 언급한 것과 유사한 비원형 프로파일을 특징으로 할 수 있다.
이제 도 33을 참조하면, 다른 예시적인 실시예는 각각 직렬 2-링크 메커니즘에 기초한 2개의 링크장치들의 시스템을 특징으로 하며, 이하에서 "시스템(3300)"으로 지칭된다. 시스템(3300)은, 어깨 풀리 A(3218)와 어깨 풀리 B(3230)가 로봇 아암의 회동 구조물(3304)에 부착되지 않는다는 점을 제외하고는, 시스템(3200)과 실질적으로 동일하다. 대신에, 어깨 풀리들(A 및 B)은 로봇 아암의 회동 구조물(3304)에 연결된 액추에이터, 예컨대 모터(M3)(3302)에 결합된다. 이러한 추가적인 자유도는 엔드-이펙터 A(3212)의 중심과 엔드-이펙터 B(3226)의 중심의 실질적으로 직선 운동의 방향을 조절하기 위해 사용될 수 있으며, 이는 링크 1A(3202)와 링크 2A(3208)가 각각 로봇 아암의 회동 구조물에 대해 회전할 때 발생할 수 있다.
도 30-33에서, 제2 링크(예컨대, 링크 2, 링크 2A, 또는 링크 2B)는 제1 링크(예컨대, 링크 1, 링크 1A, 또는 링크 1B) 위에 도시되어 있다. 그러나, 상기 링크장치들은, 예를 들어, 제2 링크(예를 들어, 링크 2, 링크 2A, 또는 링크 2B)가 제1 링크(예를 들어, 링크 1, 링크 1A, 또는 링크 1B) 아래에 있도록 반전될 수 있다. 이러한 반전된 링크장치 구성형태는, 예를 들어, 링크장치가 로봇 아암의 회동 구조물의 상측 부분에 매달려 있을 때, 활용될 수 있다.
또 다른 예시적인 실시예에서, 상기 로봇 아암의 회동 구조물(예컨대, 회동 베이스, 회동 구조물의 상측 부분, 회동 구조물의 하측 부분, 또는 앞서 설명된 빔형 회동 구조물)은 로봇 아암의 하나 이상의 링크장치들의 수직 높이를 조절하도록 구성된 하나 이상의 Z-축(수직 리프트) 메커니즘들을 포함할 수 있다. 이는, 예를 들어, 상이한 수직 높이들을 가진 적층된 구성형태의 스테이션들과 실질적으로 동일한 수직 높이에 설치될 수 있는 나란한 구성형태의 스테이션들에 접근하기 위해 편리하게 사용될 수 있다.
상기한 예시적인 실시예들에서, 상기 회전 결합기는 로봇 구동부의 하측 부분 내에 도시되어 있다. 그러나, 도 34에 도시된 바와 같이, 상기 회전 결합기, 예컨대, 도 36에 관련하여 설명되는 예시적인 회전 결합기(3700)는 구동부의 상측 부분 내에 위치할 수 있다. 이는 로봇 아암에서 밀봉된 체적의 무결성을 손상시키지 않으면서 로봇 아암의 편리한 분리(제거, 교체 등)를 허용할 수 있다. 상기 로봇 아암이 분리된 때, 상기 회전 결합기(3700)의 상측 부분은 로봇 아암에 부착된 상태로 유지되고, 회전 결합기의 하측 부분은 로봇의 구동부에 부착된 상태로 유지될 수 있다.
고정식 구동부들을 가진 예시적인 로봇들에 대하여 특징들이 설명되었지만, 특징들은 횡단하는(traversing) 구동부들과 같은 이동 가능한 구동부들을 가지는 로봇들로 확장될 수 있다. 예를 들어, 횡단하는 구동부들은 미국 특허 제10,424,498호와 제10,742,070호 및 미국 특허 공개 제2020/0262660호에 기재되어 있으며, 이들은 그 전체가 여기에 참조로 통합된다.
단일의 z-축 메커니즘을 가진 구동부가 상기한 예시적인 실시예들의 일부로서 도시되어 있지만, z-축 메커니즘이 없는 것을 포함하여, 임의의 수의 z-축 메커니즘들이 사용될 수 있다. 상기한 예시적인 실시예들이 볼-스크류를 통해 회전 모터에 의해 작동되는 z-축을 가지는 것으로 도시되었지만, 예컨대 링크장치 메커니즘 또는 선형 모터와 같이, 제한 없이, 임의의 다른 적합한 장치가 사용될 수 있다.
문서 전체에 걸쳐 도면들에 도시된 베어링들, 베어링 배치 구조들 및 베어링 위치들은 단지 예시를 위한 것일 뿐, 그 목적은 개별 구성요소들이 일반적으로 서로에 대해 어떻게 구속될 수 있는지에 대해 알려주기 위한 것이며, 단지 예들일 뿐이다. 임의의 적합한 베어링들, 베어링 배치 구조들, 및 베어링 위치들이 사용될 수 있다.
상기 제어 시스템의 다양한 구성요소들 사이의 통신 수단으로서 통신망(communication network)이 설명되었지만, 마스터 제어기와 제어 모듈들 사이의 통신 수단으로서, 예컨대 무선 통신망 또는 점대점 버스(point-to-point bus)와 같은 임의의 적합한 통신 수단이 이용될 수 있다.
하나의 예시적인 실시예에서, 장치는 구동부(drive) 및 가동 아암(movable arm)을 포함하며, 상기 가동 아암은 상기 구동부에 회동 가능하게 연결된 베이스, 제1 링크장치(linkage), 및 제2 링크장치를 포함하고, 상기 제1 링크장치는 제1 회전 조인트(rotary joint)에서 상기 베이스 상에서 회전 가능한 제1 링크, 제2 회전 조인트에서 상기 제1 링크에 연결된 제2 링크, 및 제3 회전 조인트에서 상기 제2 링크에 연결되고, 제1 페이로드(payload)를 운반하도록 구성된 제1 엔드-이펙터(end-effector)를 포함하는 제3 링크를 포함하며, 상기 제2 링크장치는 제4 회전 조인트에서 상기 베이스 상에서 회전 가능한 제4 링크, 제5 회전 조인트에서 상기 제4 링크에 연결된 제5 링크, 및 제6 회전 조인트에서 상기 제5 링크에 연결되고, 제2 페이로드를 운반하도록 구성된 제2 엔드-이펙터를 포함하는 제6 링크를 포함한다. 상기 장치는 또한 상기 구동부에 결합된 마스터 제어기(master controller)를 포함하며, 상기 마스터 제어기는 상기 구동부에 대한 상기 가동 아암 및 상기 베이스의 움직임들의 조정(coordination)을 제어하도록 구성된다. 상기 제1 회전 조인트는 제1 어깨 풀리를 포함하고, 상기 제4 회전 조인트는 제2 어깨 풀리를 포함하며, 상기 제1 어깨 풀리와 상기 제2 어깨 풀리는 실질적으로 강성 포스트(rigid post)를 통해 상기 베이스에 연결된다. 상기 제1 링크는 상기 베이스에 부착된 제1 액추에이터에 의해 상기 제1 회전 조인트 주위로 회전 가능하다. 상기 제4 링크는 상기 베이스에 부착된 제2 액추에이터에 의해 상기 제4 회전 조인트 주위로 회전 가능하다.
상기 구동부는 상기 구동부 상에서 상기 베이스의 회동을 야기하도록 구성된 메인 액추에이터(main actuator)를 포함할 수 있다. 상기 제1 어깨 풀리, 상기 제1 액추에이터, 상기 제2 어깨 풀리, 및 상기 제2 액추에이터는 동축으로 배치될 수 있다. 상기 제1 어깨 풀리와 상기 제1 액추에이터는 동축으로 배치될 수 있으며 상기 제2 어깨 풀리와 상기 제2 액추에이터의 동축 배치로부터 오프셋될 수 있다. 상기 제2 링크장치의 제4 링크와 제5 링크는 상기 제1 링크장치에 내포될 수 있다. 상기 제1 링크의 길이는 상기 제4 링크의 길이와 동일하지 않을 수 있다. 상기 제1 링크의 길이는 상기 제4 링크의 길이와 동일할 수 있다. 상기 제6 링크는 상기 제2 엔드-이펙터를 상기 제3 링크 위로 상승시키는 브리지(bridge)를 포함할 수 있다. 상기 장치는 상기 베이스와 상기 구동부 사이에 열 결합기(thermal coupling)를 더 포함할 수 있다. 상기 장치는 상기 베이스와 상기 구동부 사이에서 전력과 통신 신호들 중 하나 이상을 전송하도록 구성된 결합기(coupling)를 더 포함할 수 있다. 상기 마스터 제어기는 적어도 하나의 하위-제어기(sub-controller)와 더 통신할 수 있으며, 상기 적어도 하나의 하위-제어기는 상기 가동 아암과 상기 구동부 중 적어도 하나에 위치할 수 있다.
다른 예시적인 실시예에서, 장치는 장치는 구동부; 및 제1 가동 아암;을 포함하며, 상기 제1 가동 아암은 상기 구동부에 회동 가능하게 연결된 베이스, 제1 링크장치, 및 제2 링크장치를 포함하고, 상기 제1 링크장치는 제1 회전 조인트에서 상기 베이스 상에서 회전 가능한 제1 링크, 제2 회전 조인트에서 상기 제1 링크에 연결된 제2 링크, 및 제3 회전 조인트에서 상기 제2 링크에 연결되고, 제1 페이로드를 운반하도록 구성된 제1 엔드-이펙터를 포함하는 제3 링크를 포함하며, 상기 제2 링크장치는 제4 회전 조인트에서 상기 베이스 상에서 회전 가능한 제4 링크, 제5 회전 조인트에서 상기 제4 링크에 연결된 제5 링크, 및 제6 회전 조인트에서 상기 제5 링크에 연결되고, 제2 페이로드를 운반하도록 구성된 제2 엔드-이펙터를 포함하는 제6 링크를 포함한다. 상기 장치는 또한 상기 구동부에 결합된 마스터 제어기를 포함하며, 상기 마스터 제어기는 상기 구동부에 대한 상기 제1 가동 아암 및 상기 베이스의 움직임들의 조정을 제어하도록 구성된다. 상기 제1 회전 조인트는 제1 어깨 풀리를 포함하고, 상기 제4 회전 조인트는 제2 어깨 풀리를 포함하며, 상기 제1 어깨 풀리와 상기 제2 어깨 풀리는 상기 베이스에 회전 가능하게 연결되고 독립적으로 작동 가능하다. 상기 제1 링크는 상기 베이스에 부착된 제1 액추에이터에 의해 상기 제1 회전 조인트 주위로 회전 가능하다. 상기 제4 링크는 상기 베이스에 부착된 제2 액추에이터에 의해 상기 제4 회전 조인트 주위로 회전 가능하다. 상기 제1 어깨 풀리와 상기 제2 어깨 풀리는 상기 베이스에 부착된 제3 액추에이터에 의해 독립적으로 작동 가능하다.
상기 제1 액추에이터, 상기 제2 액추에이터, 및 상기 제3 액추에이터는 동축으로 배치될 수 있다. 상기 제3 액추에이터는 상기 제1 엔드-이펙터와 상기 제2 엔드-이펙터의 독립적인 위치설정을 허용하도록 구성될 수 있다. 상기 장치는 상기 구동부 상에서 상기 베이스의 회동을 야기하도록 구성된 메인 액추에이터와, 상기 베이스에 부착된 제4 액추에이터를 더 포함할 수 있으며, 상기 메인 액추에이터, 상기 제1 액추에이터, 상기 제2 액추에이터, 및 상기 제4 액추에이터는 상기 제1 엔드-이펙터와 상기 제2 엔드-이펙터를 독립적으로 위치시키기 위해 4개의 독립적으로 제어되는 모션 축들을 제공하도록 구성된다. 상기 장치는 제2 가동 아암을 더 포함할 수 있으며, 상기 제2 가동 아암은 복수의 링크들을 포함하는 제3 링크장치(third linkage)와 복수의 링크들을 포함하는 제4 링크장치를 포함하고, 상기 제3 링크장치와 상기 제4 링크장치는 각각 제3 어깨 풀리와 제4 어깨 풀리에 의해 상기 베이스에 연결되며, 상기 제3 어깨 풀리와 상기 제4 어깨 풀리는 실질적으로 강성 포스트를 통해 상기 베이스에 연결된다.
또 다른 예시적인 실시예에서, 장치는 구동부; 가동 아암; 및 상기 구동부에 결합된 마스터 제어기;를 포함하며, 상기 가동 아암은 상기 구동부에 회동 가능하게 연결되고 상측 부분과 하측 부분을 포함하는 베이스, 제1 회전 조인트에서 상기 베이스의 하측 부분 상에서 회전 가능한 적어도 하나의 제1 링크를 포함하고 제1 페이로드를 운반하도록 구성된 제1 링크장치, 및 제2 회전 조인트에서 상기 베이스의 상측 부분 상에서 회전 가능한 적어도 하나의 제2 링크를 포함하고 제2 페이로드를 운반하도록 구성된 제2 링크장치를 포함하며, 상기 마스터 제어기는 상기 구동부에 대한 상기 베이스, 상기 제1 링크장치, 상기 제2 링크장치, 제3 링크장치, 제4 링크장치의 움직임들의 조정을 제어하도록 구성된다. 상기 제1 링크는 상기 하측 부분에 부착된 제1 어깨 풀리를 통해 제1 액추에이터에 의해 회전 가능하고, 상기 제2 링크는 상기 상측 부분에 부착된 제2 어깨 풀리를 통해 제2 액추에이터에 의해 회전 가능하다.
상기 장치는 제3 회전 조인트에서 상기 베이스의 하측 부분 상에서 회전 가능한 적어도 하나의 제3 링크를 포함하고 제3 페이로드를 운반하도록 구성된 제3 링크장치, 및 제4 회전 조인트에서 상기 베이스의 상측 부분 상에서 회전 가능한 적어도 하나의 제4 링크를 포함하고 제4 페이로드를 운반하도록 구성된 제4 링크장치를 더 포함할 수 있다. 상기 제3 링크는 상기 하측 부분에 부착된 제3 풀리를 통해 제3 액추에이터에 의해 회전 가능할 수 있으며, 상기 제4 링크는 상기 상측 부분에 부착된 어깨 풀리를 통해 제4 액추에이터에 의해 회전 가능할 수 있다. 상기 마스터 제어기는 상기 구동부에 대한 상기 베이스, 상기 제1 링크장치, 상기 제2 링크장치, 상기 제3 링크장치, 및 상기 제4 링크장치의 움직임들의 조정을 제어하도록 구성될 수 있다.
또 다른 예시적인 실시예에서, 장치는 구동부; 및 가동 아암;을 포함하며, 상기 가동 아암은 상기 구동부에 회동 가능하게 연결되고 상측 부분과 하측 부분을 포함하는 베이스, 제1 회전 조인트에서 상기 베이스의 하측 부분 상에서 회전 가능한 적어도 하나의 제1 링크를 포함하고 제1 페이로드를 운반하도록 구성된 제1 링크장치, 제2 회전 조인트에서 상기 베이스의 상측 부분 상에서 회전 가능한 적어도 하나의 제2 링크를 포함하고 제2 페이로드를 운반하도록 구성된 제2 링크장치, 제3 회전 조인트에서 상기 베이스의 하측 부분 상에서 회전 가능한 적어도 하나의 제3 링크를 포함하고 제3 페이로드를 운반하도록 구성된 제3 링크장치, 및 제4 회전 조인트에서 상기 베이스의 상측 부분 상에서 회전 가능한 적어도 하나의 제4 링크를 포함하고, 제4 페이로드를 운반하도록 구성된 제4 링크장치를 포함한다. 상기 제1 링크는 제1 액추에이터에 의해, 그리고 상기 하측 부분에 부착되지 않은 제1 어깨 풀리를 통해 제2 액추에이터에 의해 상기 하측 부분 상에서 회전 가능하고, 상기 제2 링크는 제3 액추에이터에 의해, 그리고 상기 상측 부분에 부착되지 않은 제2 어깨 풀리를 통해 제4 액추에이터에 의해 상기 상측 부분 상에서 회전 가능하며, 상기 제3 링크는 제5 액추에이터에 의해 그리고 상기 하측 부분에 부착된 제3 풀리를 통해 상기 하측 부분 상에서 회전 가능하고, 상기 제4 링크는 제6 액추에이터에 의해 그리고 상기 상측 부분에 부착된 제4 어깨 풀리를 통해 회전 가능하다. 마스터 제어기가 상기 구동부에 결합되며, 상기 마스터 제어기는 상기 구동부에 대한 상기 베이스, 상기 제1 링크장치, 상기 제2 링크장치, 상기 제3 링크장치, 및 상기 제4 링크장치의 움직임들의 조정을 제어하도록 구성된다. 상기 제1 액추에이터, 상기 제2 액추에이터, 상기 제3 액추에이터, 상기 제4 액추에이터, 상기 제5 액추에이터, 및 상기 제6 액추에이터는 상기 베이스에 부착된다.
상기 제1 액추에이터, 상기 제3 액추에이터, 및 상기 제5 액추에이터는 상기 베이스의 하측 부분에 부착될 수 있으며, 상기 제2 액추에이터, 상기 제4 액추에이터, 및 상기 제6 액추에이터는 상기 베이스의 상측 부분에 부착될 수 있다. 상기 제1 링크장치와 상기 제2 링크장치는, 제1 페이로드를 운반하는 적어도 하나의 제1 링크와 제2 페이로드를 운반하는 적어도 하나의 제2 링크 중 적어도 하나가 연장될 수 있는 방향을 조절하기 위해, 상기 제1 액추에이터와 상기 제2 액추에이터를 동기화하여 이동시킴으로써 회전될 수 있다.
또 다른 예시적인 실시예에서, 장치는 구동부; 및 가동 아암;을 포함하며, 상기 가동 아암은 상기 구동부에 회동 가능하게 연결되고 상측 부분과 하측 부분을 포함하는 베이스, 제1 회전 조인트에서 상기 베이스의 하측 부분 상에서 회전 가능한 적어도 하나의 제1 링크를 포함하고 제1 페이로드를 운반하도록 구성된 제1 링크장치, 제2 회전 조인트에서 상기 베이스의 상측 부분 상에서 회전 가능한 적어도 하나의 제2 링크를 포함하고 제2 페이로드를 운반하도록 구성된 제2 링크장치, 제3 회전 조인트에서 상기 베이스의 하측 부분 상에서 회전 가능한 적어도 하나의 제3 링크를 포함하고 제3 페이로드를 운반하도록 구성된 제3 링크장치, 및 제4 회전 조인트에서 상기 베이스의 상측 부분 상에서 회전 가능한 적어도 하나의 제4 링크를 포함하고 제4 페이로드를 운반하도록 구성된 제4 링크장치를 포함한다. 상기 제1 링크는 제1 액추에이터에 의해, 그리고 상기 하측 부분에 부착되지 않은 제1 어깨 풀리를 통해 제2 액추에이터에 의해 상기 하측 부분 상에서 회전 가능하고, 상기 제2 링크는 제3 액추에이터에 의해, 그리고 상기 상측 부분에 부착되지 않은 제2 어깨 풀리를 통해 제4 액추에이터에 의해 상기 상측 부분 상에서 회전 가능하며, 상기 제3 링크는 제5 액추에이터에 의해, 그리고 상기 하측 부분에 부착되지 않은 제3 풀리를 통해 제6 액추에이터에 의해 상기 하측 부분 상에서 회전 가능하고, 상기 제4 링크는 제7 액추에이터에 의해, 그리고 상기 상측 부분에 부착되지 않은 제4 어깨 풀리를 통해 제8 액추에이터에 의해 상기 상측 부분 상에서 회전 가능하다. 상기 장치는 또한 상기 구동부에 결합된 마스터 제어기를 포함하며, 상기 마스터 제어기는 상기 구동부에 대한 상기 베이스, 상기 제1 링크장치, 상기 제2 링크장치, 상기 제3 링크장치, 및 상기 제4 링크장치의 움직임들의 조정을 제어하도록 구성된다.
본 발명은 고정된 구동부를 가진 예시적인 로봇들에 관해 설명되었지만, 이는, 예를 들어, 미국 특허 제10,800,050호; 10,742,070호; 10,596,710호; 및 10,269,604호(이들은 그 전체 내용이 여기에 참조로 통합됨)와, 미국 특허 공개 번호 2020/0262660 A1 및 2018/0108552 A1(이들도 그 전체 내용이 여기에 참조로 통합됨)에 도시되고 설명된 것과 같은 횡단하는 구동부들과 같은 이동 가능한 구동부들을 가진 로봇들로 확장될 수 있다. 유사하게, 본 발명은 회전 조인트들을 가진 로봇들에 관해 설명되었지만, 각기둥형(선형) 조인트들과 같은 다른 유형의 조인트들을 가진 로봇들(선형 아암들을 가진 로봇들)로 확장될 수 있다.
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 (22)

  1. 구동부(drive);
    가동 아암(movable arm); 및
    상기 구동부에 결합된 마스터 제어기(master controller);를 포함하는 장치로서,
    상기 가동 아암은:
    상기 구동부에 회동 가능하게 연결된 베이스;
    제1 회전 조인트(first rotary joint)에서 상기 베이스 상에서 회전 가능한 제1 링크, 제2 회전 조인트에서 상기 제1 링크에 연결된 제2 링크, 및 제3 회전 조인트에서 상기 제2 링크에 연결되고, 제1 페이로드(first payload)를 운반하도록 구성된 제1 엔드-이펙터(first end-effector)를 포함하는 제3 링크를 포함하는 제1 링크장치(first linkage); 및
    제4 회전 조인트에서 상기 베이스 상에서 회전 가능한 제4 링크, 제5 회전 조인트에서 상기 제4 링크에 연결된 제5 링크, 및 제6 회전 조인트에서 상기 제5 링크에 연결되고, 제2 페이로드를 운반하도록 구성된 제2 엔드-이펙터를 포함하는 제6 링크를 포함하는 제2 링크장치;를 포함하며,
    상기 마스터 제어기는 상기 구동부에 대한 상기 가동 아암 및 상기 베이스의 움직임들의 조정(coordination)을 제어하도록 구성되고;
    상기 제1 회전 조인트는 제1 어깨 풀리를 포함하고, 상기 제4 회전 조인트는 제2 어깨 풀리를 포함하며, 상기 제1 어깨 풀리와 상기 제2 어깨 풀리는 실질적으로 강성 포스트(rigid post)를 통해 상기 베이스에 연결되며;
    상기 제1 링크는 상기 베이스에 부착된 제1 액추에이터에 의해 상기 제1 회전 조인트 주위로 회전 가능하고;
    상기 제4 링크는 상기 베이스에 부착된 제2 액추에이터에 의해 상기 제4 회전 조인트 주위로 회전 가능한, 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 구동부는 상기 구동부 상에서 상기 베이스의 회동을 야기하도록 구성된 메인 액추에이터(main actuator)를 포함하는, 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 제1 어깨 풀리, 상기 제1 액추에이터, 상기 제2 어깨 풀리, 및 상기 제2 액추에이터는 동축으로 배치되는, 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 제1 어깨 풀리와 상기 제1 액추에이터는 동축으로 배치되고 상기 제2 어깨 풀리와 상기 제2 액추에이터의 동축 배치로부터 오프셋되는, 장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 제2 링크장치의 제4 링크와 제5 링크는 상기 제1 링크장치에 내포되는, 장치.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 제1 링크의 길이는 상기 제4 링크의 길이와 동일하지 않은, 장치.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 제1 링크의 길이는 상기 제4 링크의 길이와 동일한, 장치.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 제6 링크는 상기 제2 엔드-이펙터를 상기 제3 링크 위로 상승시키는 브리지(bridge)를 포함하는, 장치.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 장치는 상기 베이스와 상기 구동부 사이에 열 결합기(thermal coupling)를 더 포함하는, 장치.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 장치는 상기 베이스와 상기 구동부 사이에서 전력과 통신 신호들 중 하나 이상을 전송하도록 구성된 결합기(coupling)를 더 포함하는, 장치.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 마스터 제어기는 적어도 하나의 하위-제어기(sub-controller)와 더 통신하며, 상기 적어도 하나의 하위-제어기는 상기 가동 아암과 상기 구동부 중 적어도 하나에 위치하는, 장치.
  12. 구동부;
    제1 가동 아암; 및
    상기 구동부에 결합된 마스터 제어기;를 포함하는 장치로서,
    상기 제1 가동 아암은:
    상기 구동부에 회동 가능하게 연결된 베이스;
    제1 회전 조인트에서 상기 베이스 상에서 회전 가능한 제1 링크, 제2 회전 조인트에서 상기 제1 링크에 연결된 제2 링크, 및 제3 회전 조인트에서 상기 제2 링크에 연결되고, 제1 페이로드를 운반하도록 구성된 제1 엔드-이펙터를 포함하는 제3 링크를 포함하는 제1 링크장치; 및
    제4 회전 조인트에서 상기 베이스 상에서 회전 가능한 제4 링크, 제5 회전 조인트에서 상기 제4 링크에 연결된 제5 링크, 및 제6 회전 조인트에서 상기 제5 링크에 연결되고, 제2 페이로드를 운반하도록 구성된 제2 엔드-이펙터를 포함하는 제6 링크를 포함하는 제2 링크장치;를 포함하며,
    상기 마스터 제어기는 상기 구동부에 대한 상기 제1 가동 아암 및 상기 베이스의 움직임들의 조정을 제어하도록 구성되고;
    상기 제1 회전 조인트는 제1 어깨 풀리를 포함하고, 상기 제4 회전 조인트는 제2 어깨 풀리를 포함하며, 상기 제1 어깨 풀리와 상기 제2 어깨 풀리는 상기 베이스에 회전 가능하게 연결되고 독립적으로 작동 가능하며;
    상기 제1 링크는 상기 베이스에 부착된 제1 액추에이터에 의해 상기 제1 회전 조인트 주위로 회전 가능하고;
    상기 제4 링크는 상기 베이스에 부착된 제2 액추에이터에 의해 상기 제4 회전 조인트 주위로 회전 가능하며;
    상기 제1 어깨 풀리와 상기 제2 어깨 풀리는 상기 베이스에 부착된 제3 액추에이터에 의해 독립적으로 작동 가능한, 장치.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 제1 액추에이터, 상기 제2 액추에이터, 및 상기 제3 액추에이터는 동축으로 배치되는, 장치.
  14. 제12항에 있어서,
    상기 제3 액추에이터는 상기 제1 엔드-이펙터와 상기 제2 엔드-이펙터의 독립적인 위치설정을 허용하도록 구성되는, 장치.
  15. 제12항에 있어서,
    상기 장치는 상기 구동부 상에서 상기 베이스의 회동을 야기하도록 구성된 메인 액추에이터와, 상기 베이스에 부착된 제4 액추에이터를 더 포함하며, 상기 메인 액추에이터, 상기 제1 액추에이터, 상기 제2 액추에이터, 및 상기 제4 액추에이터는 상기 제1 엔드-이펙터와 상기 제2 엔드-이펙터를 독립적으로 위치시키기 위해 4개의 독립적으로 제어되는 모션 축들을 제공하도록 구성되는, 장치.
  16. 제12항에 있어서,
    상기 장치는 제2 가동 아암을 더 포함하며, 상기 제2 가동 아암은 복수의 링크들을 포함하는 제3 링크장치(third linkage)와 복수의 링크들을 포함하는 제4 링크장치를 포함하고, 상기 제3 링크장치와 상기 제4 링크장치는 각각 제3 어깨 풀리와 제4 어깨 풀리에 의해 상기 베이스에 연결되며, 상기 제3 어깨 풀리와 상기 제4 어깨 풀리는 실질적으로 강성 포스트를 통해 상기 베이스에 연결되는, 장치.
  17. 구동부;
    가동 아암; 및
    상기 구동부에 결합된 마스터 제어기;를 포함하는 장치로서,
    상기 가동 아암은:
    상기 구동부에 회동 가능하게 연결되고, 상측 부분과 하측 부분을 포함하는 베이스;
    제1 회전 조인트에서 상기 베이스의 하측 부분 상에서 회전 가능한 적어도 하나의 제1 링크를 포함하고, 제1 페이로드를 운반하도록 구성된 제1 링크장치; 및
    제2 회전 조인트에서 상기 베이스의 상측 부분 상에서 회전 가능한 적어도 하나의 제2 링크를 포함하고, 제2 페이로드를 운반하도록 구성된 제2 링크장치;를 포함하며,
    상기 마스터 제어기는 상기 구동부에 대한 상기 베이스, 상기 제1 링크장치, 상기 제2 링크장치, 제3 링크장치, 제4 링크장치의 움직임들의 조정을 제어하도록 구성되고;
    상기 제1 링크는 상기 하측 부분에 부착된 제1 어깨 풀리를 통해 제1 액추에이터에 의해 회전 가능하고, 상기 제2 링크는 상기 상측 부분에 부착된 제2 어깨 풀리를 통해 제2 액추에이터에 의해 회전 가능한, 장치.
  18. 제17항에 있어서, 상기 장치는:
    제3 회전 조인트에서 상기 베이스의 하측 부분 상에서 회전 가능한 적어도 하나의 제3 링크를 포함하고, 제3 페이로드를 운반하도록 구성된 제3 링크장치; 및
    제4 회전 조인트에서 상기 베이스의 상측 부분 상에서 회전 가능한 적어도 하나의 제4 링크를 포함하고, 제4 페이로드를 운반하도록 구성된 제4 링크장치;를 더 포함하며,
    상기 제3 링크는 상기 하측 부분에 부착된 제3 풀리를 통해 제3 액추에이터에 의해 회전 가능하고, 상기 제4 링크는 상기 상측 부분에 부착된 어깨 풀리를 통해 제4 액추에이터에 의해 회전 가능하며;
    상기 마스터 제어기는 상기 구동부에 대한 상기 베이스, 상기 제1 링크장치, 상기 제2 링크장치, 상기 제3 링크장치, 및 상기 제4 링크장치의 움직임들의 조정을 제어하도록 구성되는, 장치.
  19. 구동부;
    가동 아암; 및
    상기 구동부에 결합된 마스터 제어기;를 포함하는 장치로서,
    상기 가동 아암은:
    상기 구동부에 회동 가능하게 연결되고, 상측 부분과 하측 부분을 포함하는 베이스;
    제1 회전 조인트에서 상기 베이스의 하측 부분 상에서 회전 가능한 적어도 하나의 제1 링크를 포함하고, 제1 페이로드를 운반하도록 구성된 제1 링크장치;
    제2 회전 조인트에서 상기 베이스의 상측 부분 상에서 회전 가능한 적어도 하나의 제2 링크를 포함하고, 제2 페이로드를 운반하도록 구성된 제2 링크장치;
    제3 회전 조인트에서 상기 베이스의 하측 부분 상에서 회전 가능한 적어도 하나의 제3 링크를 포함하고, 제3 페이로드를 운반하도록 구성된 제3 링크장치; 및
    제4 회전 조인트에서 상기 베이스의 상측 부분 상에서 회전 가능한 적어도 하나의 제4 링크를 포함하고, 제4 페이로드를 운반하도록 구성된 제4 링크장치;를 포함하며,
    상기 제1 링크는 제1 액추에이터에 의해, 그리고 상기 하측 부분에 부착되지 않은 제1 어깨 풀리를 통해 제2 액추에이터에 의해 상기 하측 부분 상에서 회전 가능하고, 상기 제2 링크는 제3 액추에이터에 의해, 그리고 상기 상측 부분에 부착되지 않은 제2 어깨 풀리를 통해 제4 액추에이터에 의해 상기 상측 부분 상에서 회전 가능하며, 상기 제3 링크는 제5 액추에이터에 의해 그리고 상기 하측 부분에 부착된 제3 풀리를 통해 상기 하측 부분 상에서 회전 가능하고, 상기 제4 링크는 제6 액추에이터에 의해 그리고 상기 상측 부분에 부착된 제4 어깨 풀리를 통해 회전 가능하며;
    상기 마스터 제어기는 상기 구동부에 대한 상기 베이스, 상기 제1 링크장치, 상기 제2 링크장치, 상기 제3 링크장치, 및 상기 제4 링크장치의 움직임들의 조정을 제어하도록 구성되며;
    상기 제1 액추에이터, 상기 제2 액추에이터, 상기 제3 액추에이터, 상기 제4 액추에이터, 상기 제5 액추에이터, 및 상기 제6 액추에이터는 상기 베이스에 부착되는, 장치.
  20. 제19항에 있어서,
    상기 제1 액추에이터, 상기 제3 액추에이터, 및 상기 제5 액추에이터는 상기 베이스의 하측 부분에 부착되고, 상기 제2 액추에이터, 상기 제4 액추에이터, 및 상기 제6 액추에이터는 상기 베이스의 상측 부분에 부착되는, 장치.
  21. 제19항에 있어서,
    상기 제1 링크장치와 상기 제2 링크장치는, 제1 페이로드를 운반하는 적어도 하나의 제1 링크와 제2 페이로드를 운반하는 적어도 하나의 제2 링크 중 적어도 하나가 연장될 수 있는 방향을 조절하기 위해, 상기 제1 액추에이터와 상기 제2 액추에이터를 동기화하여 이동시킴으로써 회전되는, 장치.
  22. 구동부;
    가동 아암; 및
    상기 구동부에 결합된 마스터 제어기;를 포함하는 장치로서,
    상기 가동 아암은:
    상기 구동부에 회동 가능하게 연결되고, 상측 부분과 하측 부분을 포함하는 베이스;
    제1 회전 조인트에서 상기 베이스의 하측 부분 상에서 회전 가능한 적어도 하나의 제1 링크를 포함하고, 제1 페이로드를 운반하도록 구성된 제1 링크장치;
    제2 회전 조인트에서 상기 베이스의 상측 부분 상에서 회전 가능한 적어도 하나의 제2 링크를 포함하고, 제2 페이로드를 운반하도록 구성된 제2 링크장치;
    제3 회전 조인트에서 상기 베이스의 하측 부분 상에서 회전 가능한 적어도 하나의 제3 링크를 포함하고, 제3 페이로드를 운반하도록 구성된 제3 링크장치; 및
    제4 회전 조인트에서 상기 베이스의 상측 부분 상에서 회전 가능한 적어도 하나의 제4 링크를 포함하고, 제4 페이로드를 운반하도록 구성된 제4 링크장치;를 포함하며,
    상기 제1 링크는 제1 액추에이터에 의해, 그리고 상기 하측 부분에 부착되지 않은 제1 어깨 풀리를 통해 제2 액추에이터에 의해 상기 하측 부분 상에서 회전 가능하고, 상기 제2 링크는 제3 액추에이터에 의해, 그리고 상기 상측 부분에 부착되지 않은 제2 어깨 풀리를 통해 제4 액추에이터에 의해 상기 상측 부분 상에서 회전 가능하며, 상기 제3 링크는 제5 액추에이터에 의해, 그리고 상기 하측 부분에 부착되지 않은 제3 풀리를 통해 제6 액추에이터에 의해 상기 하측 부분 상에서 회전 가능하고, 상기 제4 링크는 제7 액추에이터에 의해, 그리고 상기 상측 부분에 부착되지 않은 제4 어깨 풀리를 통해 제8 액추에이터에 의해 상기 상측 부분 상에서 회전 가능하며;
    상기 마스터 제어기는 상기 구동부에 대한 상기 베이스, 상기 제1 링크장치, 상기 제2 링크장치, 상기 제3 링크장치, 및 상기 제4 링크장치의 움직임들의 조정을 제어하도록 구성되는, 장치.
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