TW202003171A - 藉由機器人操縱、特別是運輸貨物、特別是晶片 - Google Patents
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Abstract
一種根據本發明的用於藉由機器人操縱、特別是運輸貨物、特別是晶片的方法,該機器人具有移動的平台(10)、多軸的機器人臂(20)和用於命令該機器人臂的驅動器的控制器(30),該機器人臂在保護運輸模式(S20)下,在平台的運輸運動期間,特別是在末端執行器(21)空閒時,被柔性地調節,以降低該機器人的、特別是該平台的加速度、特別是振動。
Description
本發明涉及一種藉由機器人操縱、特別是運輸貨物、特別是晶片的方法,以及用於執行該方法的一種機器人和一種電腦程式產品。
無。
本發明的目的在於更好地藉由機器人操縱、特別是運輸貨物,特別是晶片。
本發明的目的藉由一種具有本發明所述特徵的方法來實現。本發明請求保護用於執行在此所述方法的一種機器人或一種電腦程式產品。較佳的擴展方案由附屬項給出。
根據本發明的一種實施方式,用於運輸貨物的機器人具有:移動的平台;多軸的機器人臂;和控制器,該控制器命令機器人臂的驅動器,或者被設計或用於此目的。
根據本發明的一種實施方式,機器人臂在保護性運輸模式中,在平台的運輸運動期間,特別是在平台的藉由(其)驅動器運動、在一種實施方式中為行進的運輸運動期間,被柔性地調節,以便降低機器人、特別是平台的加速度、特別是振動,在一種實施方式中,特別是相比於在被剛性調節的或者特別是藉由制動被刹住的機器人臂的情況下平台的同樣的運輸運動降低至少10%、特別是至少25%。為此在一種實施方式中,可以從至少一種另外的運行模式、特別是平台同樣藉由其驅動器運動的運行模式切換到保護性運輸模式,和/或反過來從保護性運輸模式切換到至少一種另外的運行模式、特別是平台同樣藉由其驅動器運動的運行模式;在一種實施方式中,藉由操作者輸入和/或自動地、特別是基於所命令的平台的運動來切換,在此,在一種實施方式中,在該另外的運行模式中,機器人臂沒有被調節或者被以其他(方式)柔性地調節,特別是被更少柔性地調節。
已知的用於降低加速度、特別是振動的是所謂的振動阻尼器,特別是(振動)緩衝器,在一種實施方式中,它們具有硬體設計的彈簧-阻尼器裝置。
另一方面,已知的是:柔性地調節機器人臂,特別是使它們調節技術地模仿彈簧-阻尼器裝置。
本發明基於如下構思:即,在運輸運動期間,將移動機器人的這種被柔性調節的機器人臂用作振動阻尼器,特別是(振動)緩衝器。
由此,在一種實施方式中,能夠減少所運輸貨物的動態負載並因此保護這些貨物。
本發明特別有利於藉由移動機器人完全或部分自動地運輸晶片,因為這些晶片對動態負載特別敏感,但本發明並不局限於此。
在一種實施方式中,在保護運輸模式下,在機器人臂的一個或多個關節中(分別)檢測特別是慣性引起的負載,在一種實施方式中為轉矩,並基於或者說取決於所檢測到的負載致動(各)關節的運動,特別是基於或者說取決於所檢測到的負載對(各)關節的驅動器下達命令。在一種實施方式中,(各)關節的(被命令的)運動特別是反向於所檢測到的負載的反向運動或者是針對所檢測到的負載的平衡運動,使得藉由該運動將引起反向於所檢測到的負載的負載或者說加速度。
由此,在一種實施方式中,可以檢測運輸期間的動態負載,並且由此引起的加速度、特別是振動藉由機器人臂的相應的(關節)運動來降低。
在一種實施方式中,機器人臂在保護運輸模式下被阻抗調節。在這一方面,根據本發明特別是以本領域通常的方式理解為:調節技術地藉由一個或多個虛擬的彈簧和/或在一種實施方式中是藉由取決於速度的、特別是與速度成比例的阻尼器,特別是在不同的空間方向上和/或以不同的自由度,將機器人臂的一個或多個關節和/或特定於機器人臂的參考物、特別是TCP束縛在預設的額定位置中或者說額定姿勢下,在此,在一種實施方式中,虛擬彈簧的彈簧剛度和/或虛擬阻尼器的阻尼性能、特別是阻尼常數(可以)藉由操作者輸入來調整或者被調整。在一種實施方式中,被柔性調節的機器人臂可以被手動地從額定姿勢或者說額定位置偏轉離開,在此,機器人臂的控制器或者說受到控制器命令的驅動器尋求使機器人臂回到額定姿勢或額定位置或者說施加相應的驅動力和/或驅動力矩,在一種實施方式中,該驅動力和/或驅動力矩是基於虛擬彈簧或者說阻尼器的相應偏轉來確定或者被下命令,在一種實施方式中則是基於機器人臂的動態模型。相應地,在一種實施方式中,在保護運輸模式下根據參考姿勢來調節機器人臂,在一種實施方式中,該參考姿勢與在啟動或者說切換到保護運輸模式時的機器人臂的姿勢相對應。
在一種實施方式中,機器人臂具有至少六個軸或者說關節、特別是轉動關節。由此,在一種實施方式中,可以有利地在不同的空間方向上或者說特別是所有六個自由度上降低機器人的、特別是平台的加速度、特別是振動。在一種擴展方案中,機器人臂具有至少七個軸或者說關節、特別是轉動關節。由此,在一種實施方式中,可以特別有利地特別是在不同的空間方向上或者說(所有的)自由度上降低機器人的、特別是平台的加速度、特別是振動,特別是在機器人臂的最不同的姿勢中或者說在其特別適用於運輸的姿勢中。
在一種實施方式中,機器人臂的末端執行器、特別是抓具,在一種實施方式中為(非致動的)被動抓具在保護運輸模式下是空的或者說是沒有有效負荷的。由此,在一種實施方式中,可以特別有利地減少所運輸貨物的動態負載,因為藉由或者在被柔性調節的機器人臂的運動中所運輸的貨物沒有隨同運動。
在一種實施方式中,平台包括:特別是帶有履帶、鏈的行駛機構;一個或多個全向車輪、特別是麥克納姆輪或萬向輪;和/或一個或多個可轉向的車輪。在這種移動平台中,在運輸過程中可能會出現較高的動態負載,因此在這些情況下應用本發明是有利的。
在一種實施方式中,所運輸的貨物被儲存在一個或多個容器中,在一種實施方式中為儲存在一個或多個密封的容器中,這些容器非破壞性地、可鬆脫地、特別是防滑地設置、特別是停放和/或特別是形狀配合和/或摩擦配合地固定在平台旁邊,特別是在平台上。儲存在容器中的貨物、特別是晶片可能在運輸過程中各自出現較高的動態負載,因此在這些情況下應用本發明是特別有利的。
在一種實施方式中,機器人臂在保護運輸模式之前和/或之後操縱、特別是抓取、保持和/或運輸一個或多個容器;在一種實施方式中,機器人臂至少暫時地沒有被調節或者被以其他(方式)柔性地調節,特別是被更少柔性地調節。相應地在一種實施方式中,從機器人臂操縱、特別是抓取、保持和/或運輸一個或多個容器並且機器人臂沒有被調節或者被以其他(方式)柔性地調節、特別是被更少柔性地調節的(另一)運行模式切換到保護運輸模式,或者反過來從保護運輸模式切換到機器人臂操縱、特別是抓取、保持和/或運輸一個或多個容器並且機器人臂沒有被調節或者被以其他(方式)柔性地調節、特別是被更少柔性地調節的運行模式,在一種實施方式中,(分別)藉由操作者輸入和/或自動地進行切換,特別是基於所命令的平台的運動來切換。在一種擴展方案中,機器人臂在保護運輸模式之前和/或之後在閘門處整理一個或多個容器,和/或將一個或多個容器裝載到平台上,和/或從平台卸載一個或多個容器。由此,在一種實施方式中,可以有利地操縱、特別是精確地放置(各個)容器。
根據本發明的一種實施方式,機器人特別是被硬體地和/或軟體地、特別是程式設計技術地設計用於執行在此所述的方法,或者機器人的控制器具有在此所述的保護運輸模式,或者特別是從在此所述的另一運行模式可切換到該保護運輸模式。
在一種實施方式中,機器人或者其控制器具有:
- 用於在保護運輸模式下檢測機器人臂的至少一個關節中的負載並基於該檢測到的負載致動關節的運動的裝置;和/或
- 用於在保護運輸模式下阻抗調節機器人臂的裝置;和/或
- 用於在保護運輸模式下基於參考姿勢調節機器人臂的裝置;和/或
- 用於在保護運輸模式之前和/或之後以機器人臂操縱容器的裝置,特別是用於閘門處整理容器。
本發明意義下的裝置可以硬體技術和/或軟體技術地構成,特別是具有:較佳與儲存系統和/或匯流排系統進行資料連接或訊號連接的處理單元,特別是數文書處理單元,尤其是微處理器單元(CPU);和/或一個或多個程式或程式模組。為此,CPU可以被設計為:執行被實現為儲存在儲存系統中的程式的指令;檢測來自資料匯流排的輸入訊號,和/或將輸出訊號發送至資料匯流排。儲存系統可以具有一個或多個特別是不同的儲存媒體,特別是光學的、磁的、固體的和/或其他非易失性的媒體。程式可以是這樣的:其能夠體現或者說執行在此所述的方法,從而使得CPU能夠執行該方法的步驟,並由此特別是能夠控制、特別是調節機器人。在一種實施方式中,電腦程式產品可以具有特別是非易失性的儲存媒體,其用於儲存程式或者說帶有儲存於其上的程式,特別可以是特別是非易失性的儲存媒體,其用於儲存程式或者說帶有儲存於其上的程式,其中,還程式的執行使得系統或控制器、特別是電腦執行在此所述的方法或其一個或多個步驟。
在一種實施方式中,該方法的一個或多個、特別是所有的步驟特別是藉由機器人或其控制器或其裝置被全部或部分地自動執行。
在一種實施方式中,保護運輸模式中的阻抗調節的參數、特別是虛擬彈簧或者說阻尼器的剛度或者說阻尼根據經驗來確定並在控制器中相應地調整、特別是輸入或者儲存。
圖1、圖2示出了根據本發明的一種實施方式的機器人在保護運輸模式下的立體圖(圖2)或側視圖 (圖1),圖3示出了機器人的另一種運行模式,在該另一種運行模式下,機器人的機器人臂操縱包含有晶片的所謂FOUP容器 40(正面開口標準箱或者說晶圓盒,英文:Front Opening Unified/Universal Pod)。
該機器人具有帶有麥克納姆輪11的移動的平台10、帶有抓具21的七軸機器人臂20和用於命令機器人臂20(圖中不可見)的驅動器的控制器30。
在另一種運行模式(圖3)中,機器人臂操縱容器40,在淨化室(未示出)的閘門處整理例如其中一個容器40,以便裝載和/或卸載晶片。
根據本發明的一種實施方式,控制器30在步驟S10(見圖4)中檢查:是否已從前述的另一種運行模式切換到保護運輸模式,或者是否啟動保護運輸模式。
如果是這種情況(S10:“Y”),則在保護運輸模式下或者說在步驟S20中,在抓具21為空的情況下如下地對機器人臂20進行阻抗調節:調節技術地或者說藉由利用控制器30相應地命令機器人臂20的驅動器,藉由虛擬的彈簧和阻尼器,將抓具21在三個空間方向和方位中束縛在切換時檢測到的抓具21的姿勢中。
在保護運輸模式下,在運輸時作用於平台10上並由此傳遞到機器人臂20和容器40和置於其中的晶片上的碰撞藉由機器人臂20的關節中的力矩感測器來檢測,並由機器人臂20產生反向運動或反向加速度,以降低平台10並由此降低容器40或置於其中的晶片的加速度、特別是振動。
藉由利用相應選擇的、在一種實施方式中為根據經驗選擇的虛擬的剛度和阻尼所進行的阻抗調節,機器人臂20起到振動阻尼器的作用或者說作為振動阻尼器做出反應。
如果保護運輸模式未被啟動或者從該保護運輸模式被切換到其他的、特別是所述另一種運行模式下(S10:“N”),則在該運行模式下或者說在步驟S30中對機器人臂20進行例如剛性的位置調節,以便從平台裝載容器或者將容器裝載到平台上,駛向閘門,或者手動地引導移動機器人或者說將移動的平台10手動引導到機器人臂20,或者使空的移動機器人更快地和/或能耗更低地行駛,等。
儘管在前面的描述中已經闡釋了示例性的實施例,但是應該理解還可能存在許多的變型。
因此,除了所述保護運輸模式(見圖4:S20)和所述另外的運行模式(見圖4:S30)之外,當然還可以設置機器人或者說其控制器30的其他模式。
此外還應指出的是,這些示例性的實施方式僅僅是舉例,其不應對保護範圍、應用和結構形成任何限制。相反,藉由前面的描述能夠賦予本領域技術人員實現對至少一個示例性實施方式進行轉換的教導,其中,在不脫離本發明保護範圍的情況下,可以實現特別是關於所述部件的功能和佈置的各種變化,例如可以根據申請專利範圍和等效的特徵組合獲得。
10‧‧‧平台
11‧‧‧輪
20‧‧‧機器人臂
21‧‧‧末端執行器/抓具
30‧‧‧控制器
40‧‧‧(FOUP)容器
S10~S30‧‧‧步驟
更多的優點和特徵由從附屬項和實施例給出。為此部分示意性地示出:
圖1:根據本發明的實施方式的機器人在保護運輸模式中的側視圖;
圖2:機器人在保護運輸模式中的立體圖;
圖3:相應於圖2的機器人在另一運行模式下的視圖;和
圖4:根據本發明的實施方式的機器人運輸晶片的方法。
S10~S30‧‧‧步驟
Claims (10)
- 一種藉由機器人操縱、特別是運輸貨物、特別是晶片的方法,所述機器人具有移動的平台(10)、多軸的機器人臂(20)和用於命令所述機器人臂的驅動器的控制器(30),其中,在保護運輸模式(S20)下,在所述平台的運輸運動期間,特別是在末端執行器(21)空閒時,柔性地調節所述機器人臂,以降低所述機器人的、特別是所述平台的加速度、特別是振動。
- 如請求項1所述的方法,其中,在所述保護運輸模式下,在所述機器人臂的至少一個關節中檢測負載,並基於所檢測到的負載來致動所述關節的運動(S20)。
- 如請求項1或2所述的方法,其中,在所述保護運輸模式下,對所述機器人臂進行阻抗調節(S20)。
- 如前述請求項中任一項所述的方法,其中,在所述保護運輸模式下,基於參考姿勢調節所述機器人臂(S20)。
- 如前述請求項中任一項所述的方法,其中,所述機器人臂(20)具有至少六個軸,特別是至少七個軸。
- 如前述請求項中任一項所述的方法,其中,所述平台(10)具有行駛機構,該行駛機構特別是具有至少一個萬向輪或可轉向的輪(11)。
- 如前述請求項中任一項所述的方法,其中,將所運輸的貨物儲存在至少一個特別是密封的容器(40)中,所述容器非破壞性地、可鬆脫地設置在所述平台(10)上。
- 如前述請求項中任一項所述的方法,其中,所述機器人臂(20)在所述保護運輸模式之前和/或之後,特別是在閘門處整理所述容器(40)和/或將所述容器裝載到所述平台上和/或從所述平台卸載所述容器(S30)。
- 一種機器人,被設計用於執行如請求項1至8中任一項所述的方法,和/或具有移動的平台(10)、多軸的機器人臂(20)和用於命令所述機器人臂的驅動器的控制器(30),其中,所述控制器具有保護運輸模式,所述機器人臂在所述保護運輸模式下,在所述平台的運輸運動期間,特別是在末端執行器(21)空閒時,被柔性地調節,以降低所述機器人的、特別是所述平台的加速度、特別是振動。
- 一種電腦程式產品,包括程式碼,該程式碼儲存在能由電腦讀取的媒體上,所述電腦程式產品用於執行如請求項1至8中任一項所述的方法。
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