特許 7455800 ロボットペイロード位置の決定及び補正のためのシステム及び方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-03-15

(45)【発行日】2024-03-26

(54)【発明の名称】ロボットペイロード位置の決定及び補正のためのシステム及び方法

(51)【国際特許分類】

   B25J 9/10 20060101AFI20240318BHJP

【ＦＩ】

B25J9/10 A

【請求項の数】 20

(21)【出願番号】P 2021500129

(86)(22)【出願日】2019-06-28

(65)【公表番号】

(43)【公表日】2021-11-11

(86)【国際出願番号】 US2019039723

(87)【国際公開番号】W WO2020009919

(87)【国際公開日】2020-01-09

【審査請求日】2022-05-30

(31)【優先権主張番号】62/693,673

(32)【優先日】2018-07-03

(33)【優先権主張国・地域又は機関】US

(73)【特許権者】

【識別番号】514062448

【氏名又は名称】パーシモン テクノロジーズ コーポレイション

【氏名又は名称原語表記】ＰＥＲＳＩＭＭＯＮ ＴＥＣＨＮＯＬＯＧＩＥＳ， ＣＯＲＰ．

(74)【代理人】

【識別番号】100127188

【弁理士】

【氏名又は名称】川守田 光紀

(72)【発明者】

【氏名】ホシェク マルチン

(72)【発明者】

【氏名】ウィルカス スコット

(72)【発明者】

【氏名】サー スリパティ

(72)【発明者】

【氏名】ヤマヨシ イツイ

【審査官】杉山 悟史

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１７－１３９２４９（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許第９１９６５１８（ＵＳ，Ｂ１）

【文献】米国特許第６６２９０５３（ＵＳ，Ｂ１）

【文献】米国特許出願公開第２０１６／０１３７４１６（ＵＳ，Ａ１）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｂ２５Ｊ １／００ ～ ２１／０２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

方法であって、
少なくとも１つのセンサに近接する移動経路に沿ってペイロードを移動することと；
前記ペイロードのエッジを検出することと；
を含み、このとき少なくとも２つのエッジ上の少なくとも３つのポイントが検出され、前記方法は更に、
検出した前記少なくとも３つのポイントを前記ペイロードの位置を決定するために使用することと；
前記少なくとも１つのセンサが前記ペイロードの少なくとも１つのエッジを検出したときに、前記ペイロードを運ぶエンドエフェクタの位置をキャプチャすることと；
を含み、前記少なくとも３つのポイントを前記ペイロードの位置を決定するために使用することは、前記少なくとも３つのポイントを矩形のエッジにフィッティングすることと、前記矩形の位置オフセット及び回転オフセットを決定することと、前記エンドエフェクタの調整された目標位置をキャプチャするために前記位置オフセット及び前記回転オフセットを使用することとを含む、方法。

【請求項2】

前記少なくとも３つのポイントは、互いに平行ではない２つのエッジ上にある、請求項１に記載の方法。

【請求項3】

前記少なくとも１つのセンサは、エッジ検出イベントの間に動きの方向が変化したときに、前記エッジを検出するように構成される、請求項１に記載の方法。

【請求項4】

前記キャプチャすることは、直接に、又は利用可能な位置測定を使って間接的に、前記少なくとも１つのセンサが前記ペイロードの少なくとも１つのエッジを検出したときに前記位置をキャプチャすることを含む、請求項１に記載の方法。

【請求項5】

キャプチャしたエンドエフェクタ位置を、エンドエフェクタ座標系における前記ペイロードの外周上のポイントに変換することを含む、請求項１に記載の方法。

【請求項6】

前記エンドエフェクタ座標系における前記ペイロードの基準ポイントの位置を推定することを含む、請求項５に記載の方法。

【請求項7】

前記エンドエフェクタ座標系における前記ペイロードの向きを推定することを含む、請求項５に記載の方法。

【請求項8】

前記ペイロードを特定の場所に運ぶために、ロボットの目標位置を調節することを含む、請求項７に記載の方法。

【請求項9】

前記ペイロードを特定の向きで運ぶために、前記ロボットの前記目標位置においてエンドエフェクタの向きを調整することを含む、請求項８に記載の方法。

【請求項10】

装置であって、
ペイロードを移動するように構成されるエンドエフェクタと；
前記ペイロードのエッジを検出するように構成される少なくとも１つのセンサと；
少なくとも１つのプロセッサと、コンピュータプログラム命令を格納する少なくとも１つの不揮発性メモリとを備えるコントローラと；
を有し、前記コンピュータプログラム命令は、前記少なくとも１つのプロセッサに実行されると、前記装置に、
少なくとも一つのセンサの近くの移動経路を通ってペイロードを移動することと；
前記ペイロードのエッジを検出することと；
を遂行させるように構成され、このとき少なくとも２つのエッジ上の少なくとも３つのポイントが検出され、前記コンピュータプログラム命令は、前記少なくとも１つのプロセッサに実行されると、前記装置に更に、
検出した前記少なくとも３つのポイントを前記ペイロードの位置を決定するために使用することと；
前記少なくとも１つのセンサが前記ペイロードの少なくとも１つのエッジを検出したときに、前記ペイロードを運ぶエンドエフェクタの位置をキャプチャすることと、
を遂行させるように構成され、前記少なくとも３つのポイントを前記ペイロードの位置を決定するために使用することは、前記少なくとも３つのポイントを矩形のエッジにフィッティングすることと、前記矩形の位置オフセット及び回転オフセットを決定することと、前記エンドエフェクタの調整された目標位置をキャプチャするために前記位置オフセット及び前記回転オフセットを使用することとを含む、装置。

【請求項11】

請求項１０に記載の装置であって、
前記装置は真空室を備え、
前記真空室は、前記真空室の外周部に取り付けられる複数のステーションを有する、
装置。

【請求項12】

各ステーションに２つのセンサを有する、請求項１１に記載の装置。

【請求項13】

前記少なくとも１つのセンサは、光学透過式センサ又は光学反射式センサである、請求項１０に記載の装置。

【請求項14】

前記コンピュータプログラム命令は、前記少なくとも１つのプロセッサに実行されると、前記装置に、キャプチャしたエンドエフェクタ位置を、エンドエフェクタ座標系における前記ペイロードの外周上のポイントに変換することを遂行させる、請求項１０に記載の装置。

【請求項15】

前記コンピュータプログラム命令は、前記少なくとも１つのプロセッサに実行されると、前記装置に、前記エンドエフェクタ座標系における前記ペイロードの基準ポイントの位置を推定することを遂行させる、請求項１４に記載の装置。

【請求項16】

機械により読み取り可能な不揮発性プログラム記憶装置であって、処理を遂行するために前記機械により実行可能な命令のプログラムを有形に具現化し、前記処理は、
少なくとも一つのセンサの近くの移動経路を通ってペイロードを移動することと；
前記ペイロードのエッジを検出することと；
を含み、このとき少なくとも２つのエッジ上の少なくとも３つのポイントが検出され、前記処理は更に、
検出した前記少なくとも３つのポイントを前記ペイロードの位置を決定するために使用することと；
前記少なくとも１つのセンサが前記ペイロードの少なくとも１つのエッジを検出したときに、前記ペイロードを運ぶエンドエフェクタの位置をキャプチャすることと；
を含み、前記少なくとも３つのポイントを前記ペイロードの位置を決定するために使用することは、前記少なくとも３つのポイントを矩形のエッジにフィッティングすることと、前記矩形の位置オフセット及び回転オフセットを決定することと、前記エンドエフェクタの調整された目標位置をキャプチャするために前記位置オフセット及び前記回転オフセットを使用することとを含む、
不揮発性プログラム記憶装置。

【請求項17】

キャプチャしたエンドエフェクタ位置を、エンドエフェクタ座標系における前記ペイロードの外周上のポイントに変換することを含む処理を遂行するために前記機械により実行可能な命令のプログラムを備える、請求項１６に記載の不揮発性プログラム記憶装置。

【請求項18】

前記エンドエフェクタ座標系における前記ペイロードの基準ポイントの位置を推定することを含む処理を遂行するために前記機械により実行可能な命令のプログラムを備える、請求項１７に記載の不揮発性プログラム記憶装置。

【請求項19】

前記エンドエフェクタ座標系における前記ペイロードの向きを推定することを含む処理を遂行するために前記機械により実行可能な命令のプログラムを備える、請求項１７に記載の不揮発性プログラム記憶装置。

【請求項20】

前記ペイロードを特定の場所に運ぶために、ロボットの目標位置を調節することを含む処理を遂行するために前記機械により実行可能な命令のプログラムを備える、請求項１９に記載の不揮発性プログラム記憶装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本願で開示される例示的及び非限定的な実施形態は、一般的に、ロボットのエンドエフェクタの多角形ペイロードの位置を決定するシステム及び方法に関し、構成によっては、決定した位置を、ペイロードを特定の場所に運ぶために利用するシステム及び方法に関する。

【先行技術の簡単な説明】

【0002】

半導体やＬＣＤ、ＬＥＤ製品の既存の製造プロセスは、通常、様々なタイプの形態を有する基板材料を処理するために、オートメーション化されたクラスターツールを利用する。

【0003】

クラスターツールの例１０を上から見た様子が、図１に図示されている。ツール１０は、複数のステーション１４を有する真空室１２を備える。これらのステーション１４は、例えばロードロックや処理モジュールであり、真空室１２の周囲に取り付けられている。真空室の中には、ツール１０内で材料を移動する、材料ハンドリングロボット１６が存在してもよい。材料ハンドリングロボット１６は例えば、ロードロックから処理モジュールに材料を移動し、処理モジュールからまたロードロックに戻すような作業を行う。

【0004】

材料は通常、ロボット１６のエンドエフェクタ１８に一体化される１組のパッドに載置され、単に摩擦力によってその場所に保持される。多くのロボットアプリケーションでよく利用されるソリューションであるアクティブグリッパーは、真空クラスターツール１０では使用されないことがある。これは、材料の近くに構成要素を移動することをから生じる微粒子や、グリップ動作に関連する摺動から生じる微粒子で、材料を汚染するリスクがあるからである。

【0005】

グリッパーがないと、ロボットが材料をピッキングする際に、エンドエフェクタ１８上で材料を機械的に位置合わせすることができない。エンドエフェクタ上の材料の位置が許容できるものであるか否かを把握するために、また可能であれば、ロボットが材料を搬送する際に位置を修正できるようにするために、ロボットのエンドエフェクタ上の材料の位置を決定するソリューションが求められており、また可能であれば、決定した位置を、材料を特定の場所に運ぶために利用するソリューションが求められている。

【摘要】

【0006】

以下の摘要は例示的に過ぎない。この摘要は、特許請求の範囲を限定するようには意図されていない。

【0007】

第１の側面に従う例示的方法は、少なくとも１つのセンサに近接する移動経路に沿ってペイロードを移動させることを含む。前記方法は、前記ペイロードのエッジを検出することを含む。このとき、少なくとも２つのエッジ上の少なくとも３つのポイントが検出される。前記方法は、前記少なくとも１つのセンサが前記ペイロードの少なくとも１つのエッジを検出したときに、位置をキャプチャすることを含む。

【0008】

別の例に従うと、エンドエフェクタ，少なくとも１つのセンサ，コントローラを備える装置における、例示的実施形態が提供される。前記エンドエフェクタはペイロードを移動させるように構成される。前記少なくとも１つのセンサは前記ペイロードのエッジを検出するように構成される。前記コントローラは、少なくとも１つのプロセッサと、コンピュータプログラム命令を格納する少なくとも１つの不揮発性メモリを備える。前記コンピュータプログラム命令は、前記少なくとも１つのプロセッサに実行されると、前記装置に、前記少なくとも１つのセンサに近接する移動経路に沿って前記ペイロードを移動させることと、少なくとも２つのエッジ上の少なくとも３つのポイントを検出するように、前記ペイロードのエッジを検出することと、前記少なくとも１つのセンサが前記ペイロードの少なくとも１つのエッジを検出したときに、位置をキャプチャすることと、を実行させるように構成される。

【0009】

別の例に従うと、機械読み取り可能な不揮発性プログラム記憶装置であって、処理を遂行するために前記機械により実行可能な命令のプログラムを有形に具現化する不揮発性プログラム記憶装置における、例示的実施形態が提供される。ここで前記処理は、、前記少なくとも１つのセンサに近接する移動経路に沿って前記ペイロードを移動させることと、少なくとも２つのエッジ上の少なくとも３つのポイントを検出するように、前記ペイロードのエッジを検出することと、前記少なくとも１つのセンサが前記ペイロードの少なくとも１つのエッジを検出したときに、位置をキャプチャすることとを含む。

【図面の簡単な説明】

【0010】

前述の態様や他の特徴について、添付図面を参照しつつ以下の説明において解説する。

【0011】

【図1】クラスターツールの上面図である。

【0012】

【図2】発明の特徴を組み込んだクラスターツールの上面図である。

【0013】

【図3】図２のクラスターツールのロボットの様々な動き経路を示す。

【0014】

【図4】例示的動き経路を図示している。

【0015】

【図5】ペイロードの周囲の区別可能なポイントを描いたものである。

【0016】

【図6】ペイロードとエンドエフェクタの最適化問題に対応する図である。

【0017】

【図7】ペイロードとエンドエフェクタの方向を図示している。

【図8】ペイロードとエンドエフェクタの方向を図示している。

【0018】

【図9】例示的方法を説明するための図である。

【実施形態の詳細説明】

【0019】

以下に、明細書や図面で使われる略語や記号を示す。

【0020】

本発明に従うシステム及び方法の様々な実施形態は、上記の要求に対応するように意図されている。既存の方法に比して、本発明は、追加的な機械的複雑さを伴わずに、またツールのスループットに与える影響を最小限に抑えて、上記の要求に対応する。これらの特徴について図面に示す例示的な実施形態を参照して説明するが、実施形態の多くの代替形態においてこれらの特徴を具体化できることを理解すべきである。加えて、任意の適切なサイズ、形状もしくは種類の要素または材料を使用することができる。

【0021】

ある例示的実施形態において、本発明は、真空室１２を有するクラスタツール１００を備える。真空室１２の外周部には、複数のステーション１４が取り付けられている。真空室の中には、ツール１００内で材料を移動する、材料ハンドリングロボット１６が存在する。材料ハンドリングロボット１６はエンドエフェクタ１８を有する。クラスタツール１００は更に、一つ又は複数のセンサ２０を備える。これらのセンサ２０は、ステーション１４の一つ又は複数の近くに配されるが、それは、ロボット１６が、真空室１２内の収縮位置からステーション１４内の伸長位置へと伸長する際に、ロボット１６に運ばれるペイロード２２のエッジを検出できるようにするためである。図２を参照されたい。図２の例では、各ステーション１４に２つのセンサ２０が図示されている。センサ１４は、例えば光学透過式センサ（ｏｐｔｉｃａｌ ｔｈｒｏｕｇｈ－ｂｅａｍ ｓｅｎｓｏｒ）や光学反射式センサ（ｏｐｔｉｃａｌ ｒｅｆｌｅｃｔｉｖｅ ｓｅｎｓｏｒ）等の、ペイロード２２のエッジを検出可能な適切なセンサでありうる。

【0022】

本発明の様々な例示的実施形態に従う一つの特徴は、ペイロードの複数のエッジがセンサ２０に検出されうるように、収縮位置と伸長位置との間のロボット１６の移動経路が慎重に計画されうることである。図３を参照すると、収縮位置（図３ａ）と伸長位置（図３ｈ）との間の移動経路は、例えばジグザグの形状を有していてもよい。この形状は、センサ２０がペイロード２２の前方エッジ２４、右エッジ２６、左エッジ２８、後方エッジ３０を検出できるように、選択されてもよい。

【0023】

例えば、図３を参照すると、収縮位置（図３ａ）から伸長位置（図３ｈ）への移動経路３２の形状は、ペイロード２２がセンサ２０の位置に来たときにセンサ２０が前方エッジ２４を検出し（図３ｂ）、ペイロードが右側のセンサから離れる時に右エッジ２６を検出し（図３ｃ）、ペイロードが右側センサの位置に戻って来た時に再び右エッジ２６を検出し（図３ｄ）、ペイロードが左側のセンサから離れる時に左エッジ２８を検出し（図３ｅ）、ペイロードが左側センサの位置に戻って来た時に再び左エッジ２８を検出し（図３ｆ）、ペイロードが２つのセンサから離れる時に後方エッジ３０を検出する（図３ｇ）ことができるように、選択されてもよい。

【0024】

ある例では、 移動経路３２の所望の形状は、収縮位置（図３ａ）と伸長位置（図３ｈ）との間の４つの経由点（ｖｉａ ｐｏｉｎｔ）を設定し、当該収縮位置と、経由点と、伸長位置とを直線のセグメントで接続することにより、得られてもよい。これら直線セグメントは、単一の滑らかな移動経路へと融合させられてもよい。このような例示的移動経路３２の構成が、図４に図示されている。直線セグメントの融合は、例えば、直線セグメントに沿った動きをデカルト座標系の２つの直交成分に分解し、あるセグメントの最後の部分を、時間的に次のセグメントの最初の部分と重ね合わせることにより、実現されることができる。結果として得られる滑らかで連続した動きは、収縮位置から伸長位置への動きの時間長を最小にするために重要である。つまり、スループット（クラスターツールにより時間当たり処理されるウェハの数）への影響を最小にするために重要である。

【0025】

センサ２０のいずれかがペイロード２２のいずれかのエッジを検出すると（検出又はトリガイベント）、ロボット１６のコントローラ３４は、ロボットのエンドエフェクタの位置（すなわち座標）をキャプチャしてもよい。エンドエフェクタ位置のキャプチャは、例えば、ロボットの関節部の位置をキャプチャし、これを、ロボットのキネマティックス方程式を使ってエンドエフェクタ位置に変換することにより、行うことができる。

【0026】

上述のステップにより得られた情報は、ペイロードの外周部にいくつかのポイント（点）を構築するために利用されてもよい。これらのポイントはそれぞれ、１つのエッジ検出イベントに対応する。図３の形態を例にとると、ペイロードの外周部に、互いに区別可能な８つのポイントが決定されうる。その様子が図５に描かれている。図５において、（ｂ）～（ｇ）の符号は、それぞれ図３（ｂ）～図３（ｇ）で例示されたエッジ検出イベントに対応して付されている。例えば、図５のポイント（ｃ）は、図３（ｃ）で例示されたエッジ検出イベントに対応している。

【0027】

ペイロードの外周上のポイントの位置は、例えば、ロボットのエンドエフェクタに付随する座標系の２つの座標を使って表されてもよい。そしてペイロードの外周上のポイントの座標は、ロボットのエンドエフェクタ上のペイロードの位置を推定するために使用されてもよい。この後、ロボットのエンドエフェクタ上のペイロードの位置を推定する例示的なアプローチが紹介される。

【0028】

エッジ検出イベントに対応する、ペイロード外周上のポイントは、次のように表されてもよい。

【0029】

式 （１ｂ）において、ξ_ＥＥ，ｉとη_ＥＥ，ｉとは、センサがペイロードのエッジを検出した時の、ロボット座標系におけるロボットエンドエフェクタのデカルト座標である。α_ｉは、センサがペイロードのエッジを検出した時の、ロボットエンドエフェクタの向きを表す。ξ_{ｓｅｎ，ｉ}とη_{ｓｅｎ，ｉ}とは、検出イベントに関与したセンサのデカルト座標であり、やはりロボット座標系で表されている。極座標系が使われる場合、式（１ｂ）及び（１ｃ）は、次の変換式を用いて極座標で得られることができる。

【0030】

ここで、ｒ_ＥＥ，ｉとφ_ＥＥ，ｉとは、センサがペイロードのエッジを検出した時の、ロボット座標系におけるロボットエンドエフェクタの極座標である。ｒ_{ｓｅｎ，ｉ}とφ_{ｓｅｎ，ｉ}とは、検出イベントに関与したセンサの極座標であり、やはりロボット座標系で表されている。

【0031】

図３の例のように、ロボットのエンドエフェクタが、径方向においてポイントに機械的に束縛されている場合は、エンドエフェクタの向きは、エンドエフェクタのデカルト座標の関数である。

【0032】

または、極座標係を用いて、式（１ｂ）及び（１ｃ）に関してエンドエフェクタの向きは、次のように簡単に得ることができる。

【0033】

解くべき問題の一般的な形を、次のように表すことができる。

・ 長さＬ及び幅Ｗの矩形（図６，７参照）を ｖ_ｉ（ｉ＝１，２，・・・，ｍ）で定義されるセットポイントであって、ペイロードのエッジでキャプチャされたセットポイントにフィットさせる。
・ 矩形の位置オフセットｘ_ｃ，ｙ_ｃ及び回転オフセットθ_ｃを定義する（図８参照）。

これらの問題に対する解決策は、次のアプローチを使って導かれうる。

・ 矩形の（前後左右の）エッジを決定する。これらはデータポイントである。すなわち、キャプチャされたエンドエフェクタの位置に対応するデータポイントである。なお前エッジ及び後エッジは、前述の前方エッジ及び後方エッジと同じである。
・ データポイントと対応するエッジの距離を最小化することを目的とする最適化問題を定式化する。
・ 最小二乗問題として最適化を構成する。
・ ハウスホルダーアルゴリズムを実行し、上記最小二乗問題のＱＲ分解バージョンを得る。
・ 結果として得られる一次方程式のセットを、（後退代入変数によって）式１つずつ解く。

【0034】

データポイントのセットに最も良くフィットする矩形を探すために、データポイントに対応するエッジを決定する必要がある。例として、ロボットがこの情報を既定で有してもよい。この既定の情報は、ロボットの動き及び最大可能オフセットに基づいたものであってもよい。この情報を用いて、最初のデータポイントは、次の表現に変換されてもよい。

【0035】

次に、最適化問題のためのコスト関数が構築されなければならない。ペイロードを表現する、矩形の線（辺）を定義する一般的な式は、次のように記載することができる。

【0036】

前／後のエッジ及び左／右のエッジは、矩形のサイズで制約を受ける。（言い換えれば、前エッジと後エッジとの距離はＷに等しく、左エッジと右エッジとの距離はＬに等しい。図６参照。）この制約は次のように表すことができる。

【0037】

式（２）から（４）を用いると、データポイントと対応するエッジとの間の二乗距離は、次のように表すことができる。

【0038】

式（５）の制約を利用すると、式（６）及び（７）は次のように書き換えることができる。

【0039】

解を一意にするために、法線ベクトルに大きさの制約を設けてもよい。この制約は次のように表すことができる。

【0040】

式（６）から（１０）を組み合わせると、次の最適化問題を定式化することができる。

【0041】

式（１１）は、マトリクス形式を使って表現することもできる。

【0042】

式（１３）は、制約付き最小二乗問題を表す。これは、様々な方法で解くことができる。例えばこの問題は、ハウスホルダー変換を通じて、マトリクスＡのＱＲ分解を実行することにより、解くことができる。

【0043】

ハウスホルダー変換を通じたＱＲ分解を説明するために、変数

を次のように生成することができる。

【0044】

ＱＲ分解は、マトリクスＡを２つのマトリクスＱ，Ｒに分解する。Ｑは、正規直交列（ｏｒｔｈｏｎｏｒｍａｌ ｃｏｌｕｍｎｓ）を有するマトリクスであり、Ｒは、ゼロでない対角成分を有する上三角マトリクス（ｕｐｐｅｒ－ｔｒｉａｎｇｕｌａｒ ｍａｔｒｉｘ）である。従って、上記問題は、以下の式（１８）の形に変形することができる。

【0045】

ここで、マトリクス

を導入し、その成分をマトリクスＡと同一とする。

【0046】

ｉ＝１からｎまで、次のステップを実行する。

【0047】

すると、次のマトリクスが得られる。

【0048】

式（２４）のマトリクスは、次の表現：

を通じて、

を計算するために用いられる。

【0049】

式（２５）と（２６）を使って計算した値を式（１８）に代入してもよい。すると式（１８）は、次のような形に拡張されることができる。

【0050】

式（２７）は、後退代入を通じて、未知数ｎ_１，ｎ_２，ｃ_Ｌ，ｃ_Ｂについて解くことができる。

【0051】

そして、ペイロードのオフセットは、エンドエフェクタ座標系において、次のように計算されることができる。

【0052】

ここで、ｘ_ｃ及びｙ_ｃは、ペイロードの基準ポイントの座標である。例えばペイロードの中心の座標である。θ_ｃは、ペイロードの向きを表す。いずれもエンドエフェクタ座標系で表されている。

【0053】

結果として得られる情報は、ロボットのエンドエフェクタ上のペイロードの許容不能なずれ（大きすぎるずれ）を検出するために利用されてもよい。。また、この検出に応じて対応すること、例えば、ロボットの動きを止めることに利用されてもよい。また当該情報は、ロボットのエンドエフェクタ上のペイロードのずれを、ペイロードを運ぶときにエンドエフェクタの位置を調整することによって補償するために利用されてもよい。それによって、ずれがあっても、指定された位置にペイロードを正しく運べるようにしてもよい。

【0054】

例として、ロボットがエンドエフェクタの向きを制御できる場合、エンドエフェクタ上のペイロードのずれは、次の式に従って目標位置（到達位置）を調整することにより、完全に補償されることができる。

【0055】

ここでｘ_ａｄｊ，ｙ_ａｄｊは、調整された目標位置におけるロボットエンドエフェクタのデカルト座標であり、θ_ａｄｊは、調整された目標位置におけるロボットエンドエフェクタの向きである。またｘ_ｓｔｎ及びｙ_ｓｔｎは、ロボットステーションのデカルト座標である。いずれもロボット座標系で表現されている。極座標系においては、ロボットエンドエフェクタの調整された目標位置は、次のように表される。

【0056】

ここでｒ_ａｄｊ，φ_ａｄｊは、調整された目標位置におけるロボットエンドエフェクタの極座標であり、θ_ａｄｊは、調整された目標位置におけるロボットエンドエフェクタの向きである。またｒ_ｓｔｎ及びφ_ｓｔｎは、ロボットステーションの極座標である。いずれもロボット座標系で表現されている。

【0057】

ロボットがエンドエフェクタの向きを制御できない場合（例えば、エンドエフェクタが点に径方向に拘束されている場合）、エンドエフェクタ上のペイロードのずれは完全に補償されることはできないものの、次の式に従って目標位置（到達位置）を調整することにより、部分的に補償されることができる。

【0058】

ここでｘ_ａｄｊ，ｙ_ａｄｊは、ロボットエンドエフェクタの調整された目標位置のデカルト座標であり、ｘ_ｓｔｎ及びｙ_ｓｔｎは、ロボットステーションのデカルト座標である。いずれもロボット座標系で表現されている。極座標系においては、ロボットエンドエフェクタの調整された目標位置は、次のように表される。

【0059】

ここでｒ_ａｄｊ，φ_ａｄｊは、ロボットエンドエフェクタの調整された目標位置の極座標であり、ｒ_ｓｔｎ，φ_ｓｔｎは、ロボットステーションの極座標である。いずれもロボット座標系で表現されている。

【0060】

まとめると、ロボットエンドエフェクタ上の多角形ペイロードの位置を決定する方法、及び、実施形態によって、特定の場所にペイロードを運ぶために前記決定した位置を利用する方法は、次のステップを含んでもよい。
・ ロボットは、１つ又は複数のセンサを通じてペイロードを動かす。これらのセンサは、ペイロードのエッジを検出するように構成されている。
・ 動きの方向は、連続するエッジ検出イベントの間に少なくとも１回変化する。それは、互いに平行でない少なくとも２つのエッジ上の少なくとも３つのポイントを検出するためである。
・ いずれかのセンサがペイロードのいずれかのエッジを検出するとき、ロボットコントローラは、エンドエフェクタの位置を、（直接に、又は利用可能な位置測定を使って間接的に）キャプチャする。
・ ロボットコントローラは、キャプチャしたエンドエフェクタ位置を、ペイロード外周の点に変換する。この点は、エンドエフェクタ座標系で表される。
・ ロボットコントローラは、エンドエフェクタ座標系で、ペイロードの基準ポイントの位置を推定する。
・ 実施形態によっては、コントローラは、エンドエフェクタ座標系で、ペイロードの向きも推定する。
・ 実施形態によっては、コントローラは、ロボットの目標位置（到達位置）、例えば伸長位置を調節する。これは、（たとえペイロードの位置がずれていたとしても、）ペイロードを特定の場所に運ぶためである。
・ 実施形態によっては、コントローラは、ロボットの目標位置においてエンドエフェクタの向きを調整する。これは、ペイロードを特定の向きで運ぶためである。

【0061】

本発明の特定の実施例に基づいて本発明を説明してきたが、本発明は、異なる様々な形態で実施されることに注意されたい。特に、次のことに注意されたい。
・ 上記の例ではペイロードは矩形であったが、ペイロードは別の多角形の形状を有するものであってもよい。
・ 上記の例ではステーションごとに２つのセンサによるペアが用いられていたが、センサの数は１つであったり３つであったり、他の適切な数であったりしてもよい。
・ 上記の例では、伸長する動きの際にペイロードの位置を推定することが説明されていたが、収縮する動きの際や、他の動きの際に、ペイロード位置推定が行われてもよい。
・ 上記の例では、４つの経由点（方向変化）に基づく移動経路が示されていたが、経由点の数はいろいろであってよく、例えば経由点が１つだけ利用するような場合もあってもよい。
・ 上記の例では、移動経路を生成する例示的方法として経由点を使用していたが、移動経路を生成する方法として、他の適切な方法が使用されてもよい。
・ 上記の例の計算では、エンドエフェクタ上のペイロードの位置を決定し、その情報を、ペイロードを特定の場所に届けるべく伸長位置を調整するために使用していたが、調節する伸長位置を直接決定してもよい。
・ 上記の例では、エンドエフェクタが径方向に点に拘束されたエンドエフェクタを有するロボットが示されていたが、ロボットは、多関節式のエンドエフェクタを有していてもよい。アクティブに制御される手首関節部を有していてもよい。
・ ロボットが多関節エンドエフェクタを有する場合、エンドエフェクタは、その向きが、ステーションへの直接経路に平行に保たれてもよい。これは、ペイロードの回転を最小にするためである。
・ または、ロボットが多関節エンドエフェクタを有する場合、エンドエフェクタは、エンドエフェクタ上のペイロードの位置の最良の推定を得るために、移動中に回転させられてもよい。
・ 上記の例で説明されたロボットは、エンドエフェクタを１つ有するアームを１つ有するものであったが、アームの数やエンドエフェクタの数は複数であってもよい。

【0062】

図９には例示的方法２００が示されている。この方法は、少なくとも一つのセンサの近くの移動経路を通ってペイロードを動かすこと（２０２）と、前記ペイロードのエッジを検出すること（２０４）とを含む。このとき、少なくとも２つのエッジ上の少なくとも３つのポイントが検出される。前記方法は更に、前記少なくとも１つのセンサが前記ペイロードの少なくとも１つのエッジを検出したときに、位置をキャプチャすること（２０６）を含む。

【0063】

ある例示的装置は、ペイロードを動かすように構成されるエンドエフェクタと、前記ペイロードのエッジを検出するように構成される少なくとも一つのセンサと、コントローラ３４とを備えてもよい。コントローラ３４は、少なくとも１つのプロセッサ３６と、コンピュータプログラム命令を格納する少なくとも１つの不揮発性メモリ３８とを備える。前記コンピュータプログラム命令は、前記少なくとも１つのプロセッサに実行されると、前記装置に、前記少なくとも１つのセンサに近接する移動経路に沿って前記ペイロードを移動させることと、少なくとも２つのエッジ上の少なくとも３つのポイントを検出するように、前記ペイロードのエッジを検出することと、前記少なくとも１つのセンサが前記ペイロードの少なくとも１つのエッジを検出したときに、位置をキャプチャすることと、を実行させるように構成される。

【0064】

機械読み取り可能な不揮発性プログラム記憶装置の実施例も存在しうる。これは、例えば図２のメモリ３８でありうる。前記不揮発性プログラム記憶装置は、処理を遂行するために前記機械により実行可能な命令のプログラムを有形に具現化する。ここで前記処理は、、前記少なくとも１つのセンサに近接する移動経路に沿って前記ペイロードを移動させることと、少なくとも２つのエッジ上の少なくとも３つのポイントを検出するように、前記ペイロードのエッジを検出することと、前記少なくとも１つのセンサが前記ペイロードの少なくとも１つのエッジを検出したときに、位置をキャプチャすることとを含む。

【0065】

前記不揮発性プログラム記憶装置として、一つ又は複数のコンピユータ読み取り可能な媒体の任意の組み合わせが利用されてもよい。コンピユータ読み取り可能な媒体は、コンピュータ読み取り可能な単一の媒体でもよいし、不揮発性コンピュータ読み取り可能な記憶媒体であってもよい。不揮発性コンピュータ可読記憶媒体は、伝搬中の信号を含まない。不揮発性コンピュータ可読記憶媒体は、電子的、磁気的、光学的、電磁的、赤外線、半導体のシステム、装置、デバイスであってもよく、又はこれらの任意の適切な組み合わせであってもよい。またこれらに限定されるものでもない。コンピュータ可読記憶媒体の非限定的な具体例としては、一つ又は複数の配線を有する電気的接続、ポータブルコンピュータディスク、ハードディスク、ランダム・アクセス・メモリ（ＲＡＭ）、リード・オンリー・メモリ（ＲＯＭ）、消去可能プログラマブルＲＯＭ（ＥＰＲＯＭ 又はフラッシュメモリ）、光ファイバ、ＣＤ－ＲＯＭ、光学記憶デバイス、磁気記憶デバイスがあり、またこれらの任意の組み合わせがある。

【0066】

なお、上述の説明は単なる例であることも理解しなければならない。当業者は種々の変形および修正を考えることができるだろう。例えば、特許請求の範囲にある種々の従属請求項に記載の特徴は、任意適当な組合せで互いに組合せ可能である。加えて、前述した様々な実施形態からの特徴を選択的に組合せて新たな実施形態とすることも可能である。したがって本願は、添付の特許請求の範囲に含まれる変更や修正，変形等の全ての事項を包含するものである。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】