(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公表特許公報(A)
(11)【公表番号】
(43)【公表日】2024-03-06
(54)【発明の名称】複数のリンケージを有する分散アーキテクチャロボット
(51)【国際特許分類】
B25J 9/06 20060101AFI20240228BHJP
H01L 21/677 20060101ALI20240228BHJP
【ＦＩ】
B25J9/06 D
H01L21/68 A
【審査請求】未請求
【予備審査請求】未請求
(21)【出願番号】P 2023556904
(86)(22)【出願日】2022-03-18
(85)【翻訳文提出日】2023-10-06
(86)【国際出願番号】 US2022020867
(87)【国際公開番号】W WO2022197996
(87)【国際公開日】2022-09-22
(31)【優先権主張番号】63/162,769
(32)【優先日】2021-03-18
(33)【優先権主張国・地域又は機関】US
(81)【指定国・地域】
(71)【出願人】
【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
【テーマコード（参考）】
3C707
5F131
【Ｆターム（参考）】
3C707AS24
3C707BS15
3C707BS26
3C707HS27
3C707HT02
3C707HT15
3C707NS12
5F131AA02
5F131DB04
5F131DB52
5F131DB58
5F131DB62
5F131DB76
5F131DB82
5F131DB86
5F131DB88
5F131DB92
(57)【要約】
好適な実施形態の一例である装置は、駆動部と可動アームとマスターコントローラとを備える。前記可動アームは、駆動部に回動可能に接続されるベースと第１及び第２のリンケージとを備える。第１のリンケージは、第１の回転関節においてベースに接続される第１のリンクと、第２の回転関節において第１のリンクに接続される第２のリンクと、第３の回転関節において第２のリンクに接続され、エンドエフェクタを有する第３のリンクとを有する。第２のリンケージは、第４の回転関節においてベース上で回動可能な第４のリンクと、第５の回転関節において第４のリンクに連結される第５のリンクと、第６の回転関節において第５のリンクに接続され、別のエンドエフェクタを有する第６のリンクとを有する。マスターコントローラは、可動アーム及びベースの駆動部に対する動作を制御する。
【選択図】図１１
【選択図】図１１
【特許請求の範囲】
【請求項1】
駆動部と、可動アームと、前記駆動部に接続されるマスターコントローラとを備える装置であって、前記可動アームは、前記駆動部に回動可能に接続されるベースと、第１のリンケージと、第２のリンケージとを備え、
前記第１のリンケージは、
第１の回転関節において前記ベース上で回動可能な第１のリンクと、
第２の回転関節において前記第１のリンクに連結される第２のリンクと、
第３の回転関節において前記第２のリンクに連結される第３のリンクであって、第１のペイロードを運ぶように構成される第１のエンドエフェクタを有する第３のリンクと、
を有し、前記第２のリンケージは、
第４の回転関節において前記ベース上で回動可能な第４のリンクと、
第５の回転関節において前記第４のリンクに連結される第５のリンクと、
第６の回転関節において前記第５のリンクに連結される第６のリンクであって、第２のペイロードを運ぶように構成される第２のエンドエフェクタを有する第６のリンクと、
を有し、
前記マスターコントローラは、前記可動アーム及び前記ベースの前記駆動部に対する動作の協調を制御するように構成され、
前記第１の回転関節は第１の肩プーリーを有し、前記第４の回転関節は第２の肩プーリーを有し、前記第１の肩プーリーと前記第２の肩プーリーは硬性の支柱を介して前記ベースに連結され、
前記第１のリンクは、前記ベースに取り付けられた第１のアクチュエータによって、前記第１の回転関節を中心に回動可能であり、
前記第４のリンクは、前記ベースに取り付けられた第２のアクチュエータによって、前記第４の回転関節を中心に回動可能である、
装置。
【請求項2】
前記駆動部は、前記駆動部上で前記ベースの回動を生じさせるように構成されるメインアクチュエータを有する、請求項１に記載の装置。
【請求項3】
前記第１の肩プーリー、前記第１のアクチュエータ、前記第２の肩プーリー、及び前記第２のアクチュエータは、同軸に配置される、請求項１に記載の装置。
【請求項4】
前記第１の肩プーリーと前記第１のアクチュエータとは同軸に配置され、前記第２の肩プーリーと前記第２のアクチュエータとの同軸配置からオフセットされる、請求項１に記載の装置。
【請求項5】
前記第２のリンケージの前記第４のリンクと前記第５のリンクは、前記第１のリンケージに入れ子式に配置される、請求項１に記載の装置。
【請求項6】
前記第１のリンクの長さは前記第４のリンクの長さと等しくない、請求項１に記載の装置。
【請求項7】
前記第１のリンクの長さは前記第４のリンクの長さと等しい、請求項１に記載の装置。
【請求項8】
前記第６のリンクは、前記第２のエンドエフェクタを前記第３のリンクの上方に上昇させるブリッジを有する、請求項１に記載の装置。
【請求項9】
前記装置は、前記ベースと前記駆動部との間にサーマルカップリングを備える、請求項１に記載の装置。
【請求項10】
前記装置は、前記ベースと前記駆動部との間で電力信号及び通信信号のうちの１つ以上を伝送するように構成されるカップリングを備える、請求項１に記載の装置。
【請求項11】
前記マスターコントローラは、前記可動アーム及び前記駆動部の少なくとも一方に配置される少なくとも１つのサブコントローラと通信可能である、請求項１に記載の装置。
【請求項12】
駆動部と、第１の可動アームと、前記駆動部に接続されるマスターコントローラとを備える装置であって、前記第１の可動アームは、前記駆動部に回動可能に接続されるベースと、第１のリンケージと、第２のリンケージとを備え、
前記第１のリンケージは、
第１の回転関節において前記ベース上で回動可能な第１のリンクと、
第２の回転関節において前記第１のリンクに連結される第２のリンクと、
第３の回転関節において前記第２のリンクに連結される第３のリンクであって、第１のペイロードを運ぶように構成される第１のエンドエフェクタを有する第３のリンクと、
を有し、前記第２のリンケージは、
第４の回転関節において前記ベース上で回動可能な第４のリンクと、
第５の回転関節において前記第４のリンクに連結される第５のリンクと、
第６の回転関節において前記第５のリンクに連結される第６のリンクであって、第２のペイロードを運ぶように構成される第２のエンドエフェクタを有する第６のリンクと、
を有し、
前記マスターコントローラは、前記第１の可動アーム及び前記ベースの前記駆動部に対する動作の協調を制御するように構成され、
前記第１の回転関節は第１の肩プーリーを有し、前記第４の回転関節は第２の肩プーリーを有し、前記第１の肩プーリー及び前記第２の肩プーリーは前記ベースに回動可能に連結され、それぞれ独立に動かされることができ、
前記第１のリンクは、前記ベースに取り付けられた第１のアクチュエータによって、前記第１の回転関節を中心に回動可能であり、
前記第４のリンクは、前記ベースに取り付けられた第２のアクチュエータによって、前記第４の回転関節を中心に回動可能であり、
前記第１の肩プーリー及び前記第２の肩プーリーは、前記ベースに取り付けられた第３のアクチュエータによって、それぞれ独立に動かされることができる、
装置。
【請求項13】
前記第１のアクチュエータ、前記第２のアクチュエータ、及び前記第３のアクチュエータは、同軸上に配置される、請求項１２に記載の装置。
【請求項14】
前記第３のアクチュエータは、前記第１のエンドエフェクタと前記第２のエンドエフェクタとを独立して位置決めできるように構成される、請求項１２に記載の装置。
【請求項15】
前記駆動部上で前記ベースの回動を生じさせるように構成されるメインアクチュエータと、前記ベースに取り付けられた第４のアクチュエータとを備え、前記メインアクチュエータ、前記第１のアクチュエータ、前記第２のアクチュエータ、及び前記第４のアクチュエータは、前記第１のエンドエフェクタ及び前記第２のエンドエフェクタを独立に位置決めするための４つの独立に制御される運動軸を提供するように構成される、
請求項１２に記載の装置。
【請求項16】
第２の可動アームを更に備え、前記第２の可動アームは、複数のリンクを有する第３のリンケージと、複数のリンクを有する第４のリンケージとを備え、前記第３のリンケージ及び前記第４のリンケージはそれぞれ、第３の肩プーリー又は第４の肩プーリーによって前記ベースに連結され、前記第３の肩プーリー及び前記第４の肩プーリーは、硬性の支柱を介して前記ベースに連結される、請求項１２に記載の装置。
【請求項17】
駆動部と、可動アームと、前記駆動部に接続されるマスターコントローラとを備える装置であって、前記可動アームは、
前記駆動部に回動可能に接続され、上側部分及び下側部分を有するベースと、
第１の回転関節において前記ベースの前記下側部分上で回転可能な少なくとも１つの第１のリンクを有し、第１のペイロードを運ぶように構成される、第１のリンケージと、
第２の回転関節において前記ベースの前記上側部分上で回転可能な少なくとも１つの第２のリンクを有し、第２のペイロードを運ぶように構成される、第２のリンケージと、
を有し、
前記マスターコントローラは、前記ベースと前記第１のリンケージと前記第２のリンケージと第３のリンケージと第４のリンケージの前記駆動部に対する動作の協調を制御するように構成され、
前記第１のリンクは、第１のアクチュエータによって、前記下側部分に取り付けられた第１の肩プーリーを通じて回転可能であり、前記第２のリンクは、第２のアクチュエータによって、前記上側部分に取り付けられた第２の肩プーリーを通じて回転可能である、
装置。
【請求項18】
第３の回転関節において前記ベースの前記下側部分上で回転可能な少なくとも１つの第３のリンクを有し、第３のペイロードを運ぶように構成される、第３のリンケージと、第４の回転関節において前記ベースの前記上側部分上で回転可能な少なくとも１つの第４のリンクを有し、第４のペイロードを運ぶように構成される、第４のリンケージと、
を備え、
前記第３のリンクは、前記下側部分に取り付けられた第３のプーリーを通じて第３のアクチュエータによって回動可能であり、前記第４のリンクは、前記上側部分に取り付けられた肩プーリーを通じて第４のアクチュエータによって回動可能であり、
前記マスターコントローラは、前記ベースと前記第１のリンケージと前記第２のリンケージと前記第３のリンケージと第４のリンケージの前記駆動部に対する動作の協調を制御するように構成される、
請求項１７に記載の装置。
【請求項19】
駆動部と、可動アームと、前記駆動部に接続されるマスターコントローラとを備える装置であって、前記可動アームは、
前記駆動部に回動可能に接続され、上側部分及び下側部分を有するベースと、
第１の回転関節において前記ベースの前記下側部分上で回転可能な少なくとも１つの第１のリンクを有し、第１のペイロードを運ぶように構成される、第１のリンケージと、
第２の回転関節において前記ベースの前記上側部分上で回転可能な少なくとも１つの第２のリンクを有し、第２のペイロードを運ぶように構成される、第２のリンケージと、
第３の回転関節において前記ベースの前記下側部分上で回転可能な少なくとも１つの第３のリンクを有し、第３のペイロードを運ぶように構成される、第３のリンケージと、
第４の回転関節において前記ベースの前記上側部分上で回転可能な少なくとも１つの第４のリンクを有し、第４のペイロードを運ぶように構成される、第４のリンケージと、
を備え、
前記第１のリンクは、第１のアクチュエータによって、また第１の肩プーリーを通じて、前記下側部分上で回動可能であり、前記第１の肩プーリーは第２のアクチュエータによっては前記下側部分に取り付けられておらず、
前記第２のリンクは、第３のアクチュエータによって、また第２の肩プーリーを通じて、前記上側部分上で回動可能であり、前記第２の肩プーリーは第４のアクチュエータによっては前記上側部分に取り付けられておらず、
前記第３のリンクは、第５のアクチュエータによって、また前記下側部分に取り付けられた第３の肩プーリーを通じて、前記下側部分上で回動可能であり、
前記第４のリンクは、第６のアクチュエータによって、また前記上側部分に取り付けられた第４の肩プーリーを通じて、前記上側部分上で回動可能であり、
前記マスターコントローラは、前記ベースと前記第１のリンケージと前記第２のリンケージと前記第３のリンケージと第４のリンケージの前記駆動部に対する動作の協調を制御するように構成される、
前記第１のアクチュエータ、前記第２のアクチュエータ、前記第３のアクチュエータ、前記第４のアクチュエータ、前記第５のアクチュエータ、及び前記第６のアクチュエータは、前記ベースに取り付けられている、
装置。
【請求項20】
前記第１のアクチュエータと、前記第３のアクチュエータと、前記第５のアクチュエータとは、前記ベースの前記下側部分に取り付けられ、前記第２のアクチュエータと、前記第４のアクチュエータと、前記第６のアクチュエータは、前記ベースの前記上側部分に取り付けられる、請求項１９に記載の装置。
【請求項21】
前記第１のペイロードを運ぶ前記少なくとも１つの第１のリンク及び前記第２のペイロードを運ぶ前記少なくとも１つの第２のリンクの少なくとも一方が伸長可能な方向を調整するために、前記第１のアクチュエータ及び前記第２のアクチュエータを同期して動かすことにより、前記第１のリンケージ及び前記第２のリンケージが回転させられる、請求項１９に記載の装置。
【請求項22】
駆動部と、可動アームと、前記駆動部に接続されるマスターコントローラとを備える装置であって、前記可動アームは、
前記駆動部に回動可能に接続され、上側部分及び下側部分を有するベースと、
第１の回転関節において前記ベースの前記下側部分上で回転可能な少なくとも１つの第１のリンクを有し、第１のペイロードを運ぶように構成される、第１のリンケージと、
第２の回転関節において前記ベースの前記上側部分上で回転可能な少なくとも１つの第２のリンクを有し、第２のペイロードを運ぶように構成される、第２のリンケージと、
第３の回転関節において前記ベースの前記下側部分上で回転可能な少なくとも１つの第３のリンクを有し、第３のペイロードを運ぶように構成される、第３のリンケージと、
第４の回転関節において前記ベースの前記上側部分上で回転可能な少なくとも１つの第４のリンクを有し、第４のペイロードを運ぶように構成される、第４のリンケージと、
を備え、
前記第１のリンクは、第１のアクチュエータによって、また第１の肩プーリーを通じて、前記下側部分上で回動可能であり、前記第１の肩プーリーは第２のアクチュエータによっては前記下側部分に取り付けられておらず、
前記第２のリンクは、第３のアクチュエータによって、また第２の肩プーリーを通じて、前記上側部分上で回動可能であり、前記第２の肩プーリーは第４のアクチュエータによっては前記上側部分に取り付けられておらず、
前記第３のリンクは、第５のアクチュエータによって、また第３の肩プーリーを通じて、前記下側部分上で回動可能であり、前記第３の肩プーリーは、第６のアクチュエータによっては前記下側部分に取り付けられておらず、
前記第４のリンクは、第７のアクチュエータによって、また第４の肩プーリーを通じて、前記上側部分上で回動可能であり、前記第４の肩プーリーは第８のアクチュエータによっては前記上側部分に取り付けられておらず、
前記マスターコントローラは、前記ベースと前記第１のリンケージと前記第２のリンケージと前記第３のリンケージと第４のリンケージの前記駆動部に対する動作の協調を制御するように構成される、
装置。
【発明の詳細な説明】
【背景】
【0001】
〔技術分野〕
例示的かつ非限定的な実施形態は、一般に、マテリアルハンドリングロボットに関し、より詳細には、複数のリンケージを制御するための分散アクチュエータを有し、半導体処理システムにおいて半導体ウェーハなどのペイロードを操作および搬送するのに適した、マテリアルハンドリングロボットに関する。
例示的かつ非限定的な実施形態は、一般に、マテリアルハンドリングロボットに関し、より詳細には、複数のリンケージを制御するための分散アクチュエータを有し、半導体処理システムにおいて半導体ウェーハなどのペイロードを操作および搬送するのに適した、マテリアルハンドリングロボットに関する。
【0002】
〔先行技術の簡単な説明〕
真空環境で動作するマテリアルハンドリングロボットは、通常、集中型アクチュエータを使用している。このようなロボットは一般に、ロボットアームと、ロボットアームを動かすための全てのアクチュエータを収容する駆動ユニットと、制御システムとを備える。制御システムは、外部入力を受け取り、ロボットアームの所望の動作を実行するように、及び／又はロボットアームを所望の位置に動かすように、アクチュエータに指示する。
真空環境で動作するマテリアルハンドリングロボットは、通常、集中型アクチュエータを使用している。このようなロボットは一般に、ロボットアームと、ロボットアームを動かすための全てのアクチュエータを収容する駆動ユニットと、制御システムとを備える。制御システムは、外部入力を受け取り、ロボットアームの所望の動作を実行するように、及び／又はロボットアームを所望の位置に動かすように、アクチュエータに指示する。
【摘要】
【0003】
ある捉え方によれば、装置は、駆動部と、第１の可動アームと、前記駆動部に接続されるマスターコントローラとを備え、
前記可動アームは、前記駆動部に回動可能に接続されるベースと、第１のリンケージと、第２のリンケージとを備え、
前記第１のリンケージは、
第１の回転関節において前記ベース上で回動可能な第１のリンクと、
第２の回転関節において前記第１のリンクに連結される第２のリンクと、
第３の回転関節において前記第２のリンクに連結される第３のリンクであって、第１のペイロードを運ぶように構成される第１のエンドエフェクタを有する第３のリンクと、
を備え、
前記第２のリンケージは、
第４の回転関節において前記ベース上で回動可能な第４のリンクと、
第５の回転関節において前記第４のリンクに連結される第５のリンクと、
第６の回転関節において前記第５のリンクに連結される第６のリンクであって、第２のペイロードを運ぶように構成される第２のエンドエフェクタを有する第６のリンクと、
を備え、
前記マスターコントローラは、前記可動アーム及び前記ベースの前記駆動部に対する動作の協調を制御するように構成される。
前記第１の回転関節は第１の肩プーリーを有し、前記第４の回転関節は第２の肩プーリーを有し、前記第１の肩プーリーと前記第２の肩プーリーは硬性の支柱を介して前記ベースに連結される。前記第１のリンクは、前記ベースに取り付けられた第１のアクチュエータによって、前記第１の回転関節を中心に回動可能である。前記第４のリンクは、前記ベースに取り付けられた第２のアクチュエータによって、前記第４の回転関節を中心に回動可能である。
前記可動アームは、前記駆動部に回動可能に接続されるベースと、第１のリンケージと、第２のリンケージとを備え、
前記第１のリンケージは、
第１の回転関節において前記ベース上で回動可能な第１のリンクと、
第２の回転関節において前記第１のリンクに連結される第２のリンクと、
第３の回転関節において前記第２のリンクに連結される第３のリンクであって、第１のペイロードを運ぶように構成される第１のエンドエフェクタを有する第３のリンクと、
を備え、
前記第２のリンケージは、
第４の回転関節において前記ベース上で回動可能な第４のリンクと、
第５の回転関節において前記第４のリンクに連結される第５のリンクと、
第６の回転関節において前記第５のリンクに連結される第６のリンクであって、第２のペイロードを運ぶように構成される第２のエンドエフェクタを有する第６のリンクと、
を備え、
前記マスターコントローラは、前記可動アーム及び前記ベースの前記駆動部に対する動作の協調を制御するように構成される。
前記第１の回転関節は第１の肩プーリーを有し、前記第４の回転関節は第２の肩プーリーを有し、前記第１の肩プーリーと前記第２の肩プーリーは硬性の支柱を介して前記ベースに連結される。前記第１のリンクは、前記ベースに取り付けられた第１のアクチュエータによって、前記第１の回転関節を中心に回動可能である。前記第４のリンクは、前記ベースに取り付けられた第２のアクチュエータによって、前記第４の回転関節を中心に回動可能である。
【0004】
別の見方によれば、装置は、駆動部と、第１の可動アームと、前記駆動部に接続されるマスターコントローラとを備え、
前記第１の可動アームは、前記駆動部に回動可能に接続されるベースと、第１のリンケージと、第２のリンケージとを備え、
前記第１のリンケージは、
第１の回転関節において前記ベース上で回動可能な第１のリンクと、
第２の回転関節において前記第１のリンクに連結される第２のリンクと、
第３の回転関節において前記第２のリンクに連結される第３のリンクであって、第１のペイロードを運ぶように構成される第１のエンドエフェクタを有する第３のリンクと、
を備え、
前記第２のリンケージは、
第４の回転関節において前記ベース上で回動可能な第４のリンクと、
第５の回転関節において前記第４のリンクに連結される第５のリンクと、
第６の回転関節において前記第５のリンクに連結される第６のリンクであって、第２のペイロードを運ぶように構成される第２のエンドエフェクタを有する第６のリンクと、
を備え、
前記マスターコントローラは、前記第１の可動アーム及び前記ベースの前記駆動部に対する動作の協調を制御するように構成される。
前記第１の回転関節は第１の肩プーリーを有し、前記第４の回転関節は第２の肩プーリーを有し、前記第１の肩プーリー及び前記第２の肩プーリーは前記ベースに回動可能に連結され、それぞれ独立に動かされることができる。前記第１のリンクは、前記ベースに取り付けられた第１のアクチュエータによって、前記第１の回転関節を中心に回動可能である。前記第４のリンクは、前記ベースに取り付けられた第２のアクチュエータによって、前記第４の回転関節を中心に回動可能である。前記第１の肩プーリー及び前記第２の肩プーリーは、前記ベースに取り付けられた第３のアクチュエータによって、それぞれ独立に動かされることができる。
前記第１の可動アームは、前記駆動部に回動可能に接続されるベースと、第１のリンケージと、第２のリンケージとを備え、
前記第１のリンケージは、
第１の回転関節において前記ベース上で回動可能な第１のリンクと、
第２の回転関節において前記第１のリンクに連結される第２のリンクと、
第３の回転関節において前記第２のリンクに連結される第３のリンクであって、第１のペイロードを運ぶように構成される第１のエンドエフェクタを有する第３のリンクと、
を備え、
前記第２のリンケージは、
第４の回転関節において前記ベース上で回動可能な第４のリンクと、
第５の回転関節において前記第４のリンクに連結される第５のリンクと、
第６の回転関節において前記第５のリンクに連結される第６のリンクであって、第２のペイロードを運ぶように構成される第２のエンドエフェクタを有する第６のリンクと、
を備え、
前記マスターコントローラは、前記第１の可動アーム及び前記ベースの前記駆動部に対する動作の協調を制御するように構成される。
前記第１の回転関節は第１の肩プーリーを有し、前記第４の回転関節は第２の肩プーリーを有し、前記第１の肩プーリー及び前記第２の肩プーリーは前記ベースに回動可能に連結され、それぞれ独立に動かされることができる。前記第１のリンクは、前記ベースに取り付けられた第１のアクチュエータによって、前記第１の回転関節を中心に回動可能である。前記第４のリンクは、前記ベースに取り付けられた第２のアクチュエータによって、前記第４の回転関節を中心に回動可能である。前記第１の肩プーリー及び前記第２の肩プーリーは、前記ベースに取り付けられた第３のアクチュエータによって、それぞれ独立に動かされることができる。
【0005】
別の見方によれば、装置は、可動アームと、前記駆動部に接続されるマスターコントローラとを備え
前記可動アームは、
前記駆動部に回動可能に接続され、上側部分及び下側部分を有するベースと、
第１の回転関節において前記ベースの前記下側部分上で回転可能な少なくとも１つの第１のリンクを有し、第１のペイロードを運ぶように構成される、第１のリンケージと、
第２の回転関節において前記ベースの前記上側部分上で回転可能な少なくとも１つの第２のリンクを有し、第２のペイロードを運ぶように構成される、第２のリンケージと、
を有し、
前記マスターコントローラは、前記ベースと前記第１のリンケージと前記第２のリンケージと第３のリンケージと第４のリンケージの前記駆動部に対する動作の協調を制御するように構成される。
前記第１のリンクは、第１のアクチュエータによって、前記下側部分に取り付けられた第１の肩プーリーを通じて回転可能であり、前記第２のリンクは、第２のアクチュエータによって、前記上側部分に取り付けられた第２の肩プーリーを通じて回転可能である。
前記可動アームは、
前記駆動部に回動可能に接続され、上側部分及び下側部分を有するベースと、
第１の回転関節において前記ベースの前記下側部分上で回転可能な少なくとも１つの第１のリンクを有し、第１のペイロードを運ぶように構成される、第１のリンケージと、
第２の回転関節において前記ベースの前記上側部分上で回転可能な少なくとも１つの第２のリンクを有し、第２のペイロードを運ぶように構成される、第２のリンケージと、
を有し、
前記マスターコントローラは、前記ベースと前記第１のリンケージと前記第２のリンケージと第３のリンケージと第４のリンケージの前記駆動部に対する動作の協調を制御するように構成される。
前記第１のリンクは、第１のアクチュエータによって、前記下側部分に取り付けられた第１の肩プーリーを通じて回転可能であり、前記第２のリンクは、第２のアクチュエータによって、前記上側部分に取り付けられた第２の肩プーリーを通じて回転可能である。
【0006】
別の見方によれば、装置は、駆動部と、可動アームと、前記駆動部に接続されるマスターコントローラとを備え、
前記可動アームは、
前記駆動部に回動可能に接続され、上側部分及び下側部分を有するベースと、
第１の回転関節において前記ベースの前記下側部分上で回転可能な少なくとも１つの第１のリンクを有し、第１のペイロードを運ぶように構成される、第１のリンケージと、
第２の回転関節において前記ベースの前記上側部分上で回転可能な少なくとも１つの第２のリンクを有し、第２のペイロードを運ぶように構成される、第２のリンケージと、
第３の回転関節において前記ベースの前記下側部分上で回転可能な少なくとも１つの第３のリンクを有し、第３のペイロードを運ぶように構成される、第３のリンケージと、
第４の回転関節において前記ベースの前記上側部分上で回転可能な少なくとも１つの第４のリンクを有し、第４のペイロードを運ぶように構成される、第４のリンケージと、
を備える。
前記第１のリンクは、第１のアクチュエータによって、また第１の肩プーリーを通じて、前記下側部分上で回動可能であり、前記第１の肩プーリーは第２のアクチュエータによっては前記下側部分に取り付けられておらず、
前記第２のリンクは、第３のアクチュエータによって、また第２の肩プーリーを通じて、前記上側部分上で回動可能であり、前記第２の肩プーリーは第４のアクチュエータによっては前記上側部分に取り付けられておらず、
前記第３のリンクは、第５のアクチュエータによって、また前記下側部分に取り付けられた第３の肩プーリーを通じて、前記下側部分上で回動可能であり、
前記第４のリンクは、第６のアクチュエータによって、また前記上側部分に取り付けられた第４の肩プーリーを通じて、前記上側部分上で回動可能である。
前記マスターコントローラは、前記ベースと前記第１のリンケージと前記第２のリンケージと前記第３のリンケージと第４のリンケージの前記駆動部に対する動作の協調を制御するように構成される。
前記第１のアクチュエータ、前記第２のアクチュエータ、前記第３のアクチュエータ、前記第４のアクチュエータ、前記第５のアクチュエータ、及び前記第６のアクチュエータは、前記ベースに取り付けられている。
前記可動アームは、
前記駆動部に回動可能に接続され、上側部分及び下側部分を有するベースと、
第１の回転関節において前記ベースの前記下側部分上で回転可能な少なくとも１つの第１のリンクを有し、第１のペイロードを運ぶように構成される、第１のリンケージと、
第２の回転関節において前記ベースの前記上側部分上で回転可能な少なくとも１つの第２のリンクを有し、第２のペイロードを運ぶように構成される、第２のリンケージと、
第３の回転関節において前記ベースの前記下側部分上で回転可能な少なくとも１つの第３のリンクを有し、第３のペイロードを運ぶように構成される、第３のリンケージと、
第４の回転関節において前記ベースの前記上側部分上で回転可能な少なくとも１つの第４のリンクを有し、第４のペイロードを運ぶように構成される、第４のリンケージと、
を備える。
前記第１のリンクは、第１のアクチュエータによって、また第１の肩プーリーを通じて、前記下側部分上で回動可能であり、前記第１の肩プーリーは第２のアクチュエータによっては前記下側部分に取り付けられておらず、
前記第２のリンクは、第３のアクチュエータによって、また第２の肩プーリーを通じて、前記上側部分上で回動可能であり、前記第２の肩プーリーは第４のアクチュエータによっては前記上側部分に取り付けられておらず、
前記第３のリンクは、第５のアクチュエータによって、また前記下側部分に取り付けられた第３の肩プーリーを通じて、前記下側部分上で回動可能であり、
前記第４のリンクは、第６のアクチュエータによって、また前記上側部分に取り付けられた第４の肩プーリーを通じて、前記上側部分上で回動可能である。
前記マスターコントローラは、前記ベースと前記第１のリンケージと前記第２のリンケージと前記第３のリンケージと第４のリンケージの前記駆動部に対する動作の協調を制御するように構成される。
前記第１のアクチュエータ、前記第２のアクチュエータ、前記第３のアクチュエータ、前記第４のアクチュエータ、前記第５のアクチュエータ、及び前記第６のアクチュエータは、前記ベースに取り付けられている。
【0007】
別の見方によれば、装置は、駆動部と、可動アームと、前記駆動部に接続されるマスターコントローラとを備え、
前記可動アームは、
前記駆動部に回動可能に接続され、上側部分及び下側部分を有するベースと、
第１の回転関節において前記ベースの前記下側部分上で回転可能な少なくとも１つの第１のリンクを有し、第１のペイロードを運ぶように構成される、第１のリンケージと、
第２の回転関節において前記ベースの前記上側部分上で回転可能な少なくとも１つの第２のリンクを有し、第２のペイロードを運ぶように構成される、第２のリンケージと、
第３の回転関節において前記ベースの前記下側部分上で回転可能な少なくとも１つの第３のリンクを有し、第３のペイロードを運ぶように構成される、第３のリンケージと、
第４の回転関節において前記ベースの前記上側部分上で回転可能な少なくとも１つの第４のリンクを有し、第４のペイロードを運ぶように構成される、第４のリンケージと、
を備える。
前記第１のリンクは、第１のアクチュエータによって、また第１の肩プーリーを通じて、前記下側部分上で回動可能であり、前記第１の肩プーリーは第２のアクチュエータによっては前記下側部分に取り付けられておらず、
前記第２のリンクは、第３のアクチュエータによって、また第２の肩プーリーを通じて、前記上側部分上で回動可能であり、前記第２の肩プーリーは第４のアクチュエータによっては前記上側部分に取り付けられておらず、
前記第３のリンクは、第５のアクチュエータによって、また第３の肩プーリーを通じて、前記下側部分上で回動可能であり、前記第３の肩プーリーは、第６のアクチュエータによっては前記下側部分に取り付けられておらず、
前記第４のリンクは、第７のアクチュエータによって、また第４の肩プーリーを通じて、前記上側部分上で回動可能であり、前記第４の肩プーリーは第８のアクチュエータによっては前記上側部分に取り付けられていない。
前記マスターコントローラは、前記ベースと前記第１のリンケージと前記第２のリンケージと前記第３のリンケージと第４のリンケージの前記駆動部に対する動作の協調を制御するように構成される。
前記可動アームは、
前記駆動部に回動可能に接続され、上側部分及び下側部分を有するベースと、
第１の回転関節において前記ベースの前記下側部分上で回転可能な少なくとも１つの第１のリンクを有し、第１のペイロードを運ぶように構成される、第１のリンケージと、
第２の回転関節において前記ベースの前記上側部分上で回転可能な少なくとも１つの第２のリンクを有し、第２のペイロードを運ぶように構成される、第２のリンケージと、
第３の回転関節において前記ベースの前記下側部分上で回転可能な少なくとも１つの第３のリンクを有し、第３のペイロードを運ぶように構成される、第３のリンケージと、
第４の回転関節において前記ベースの前記上側部分上で回転可能な少なくとも１つの第４のリンクを有し、第４のペイロードを運ぶように構成される、第４のリンケージと、
を備える。
前記第１のリンクは、第１のアクチュエータによって、また第１の肩プーリーを通じて、前記下側部分上で回動可能であり、前記第１の肩プーリーは第２のアクチュエータによっては前記下側部分に取り付けられておらず、
前記第２のリンクは、第３のアクチュエータによって、また第２の肩プーリーを通じて、前記上側部分上で回動可能であり、前記第２の肩プーリーは第４のアクチュエータによっては前記上側部分に取り付けられておらず、
前記第３のリンクは、第５のアクチュエータによって、また第３の肩プーリーを通じて、前記下側部分上で回動可能であり、前記第３の肩プーリーは、第６のアクチュエータによっては前記下側部分に取り付けられておらず、
前記第４のリンクは、第７のアクチュエータによって、また第４の肩プーリーを通じて、前記上側部分上で回動可能であり、前記第４の肩プーリーは第８のアクチュエータによっては前記上側部分に取り付けられていない。
前記マスターコントローラは、前記ベースと前記第１のリンケージと前記第２のリンケージと前記第３のリンケージと第４のリンケージの前記駆動部に対する動作の協調を制御するように構成される。
【図面の簡単な説明】
【0008】
前述の捉え方や他の特徴について、添付図面を参照しつつ以下に説明する。
【0009】
図１Ａ－１Ｍは、マテリアルハンドリングロボットの動作例を示す略上面図である。
【0010】
図２Ａは、集中型アクチュエータを利用する従来のアーキテクチャを有するマテリアルハンドリング真空環境ロボットの一例の概略図である。
【0011】
【0012】
【0013】
図４Ａは、分散型アーキテクチャのアクチュエータを備えるマテリアルハンドリング真空環境ロボットの一例の概略図である。
【0014】
【0015】
【0016】
図６Ａは、分散型アーキテクチャのアクチュエータを備えるマテリアルハンドリング真空環境ロボットの別の例の概略図である。
【0017】
【0018】
【0019】
【0020】
【0021】
【0022】
図１１は、ロボットの他の実施形態例を示す概略図である。
【0023】
【0024】
【0025】
【0026】
【0027】
図１６Ａは、回動ベースがロボットアームのリンケージの上方に垂直に延びている例示的なロボットの概略図である。
【0028】
【0029】
【0030】
図１８Ａは、ロボットの別の例であり、肩プーリーの代替的な取り付け部を示す。
【0031】
【0032】
図１９Ａは、肩プーリーを作動させるための追加モーターの組み込みを示すロボットの一例の概略図である。
【0033】
【0034】
図２０－２２は、複数のリンケージのアームを持ち、様々なモーターで作動するロボットの例を示す概略図である。
【0035】
図２３は、第１の駆動部及び第１のアームと、第２の駆動装置及び第２のアームとが、積み重ねられて反転配置されているロボットの一例を示す概略図である。
【0036】
図２４Ａ－２９Ｉは、ロボット及びその動作の追加的な例示的実施形態の概略図及び略上面図である。
【0037】
【0038】
【0039】
図３４は、回転カップリングを組み込んだロボットの一例を示す概略図である。
【0040】
図３５Ａ及び３５Ｂは、回転サーマルカップリングの例示的な実施形態である。
【0041】
図３６は、電力機能と通信機能を統合したカップリングの一実施形態の例を示す概略図である。
【詳細説明】
【0042】
本開示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、これらの特徴は、多くの代替的実施形態においても具現化されうることを理解されたい。また、任意の適切なサイズ、形状もしくは種類の要素や材料を採用することができることも理解されたい。
【0043】
本明細書に記載される特徴は、ワークステーションＷとの間でペイロードＰのピックアンドプレースが可能なマテリアルハンドリングロボットを提供するために使用することができる。ワークステーションＷは、例えば図１Ａ～図１Ｍに示されるような例示的なシステムのワークステーションであることができ、オフセット型及び／又はラジアル側のワークステーションであることができる。ピックアンドプレースは次の操作を含む。ａ）個々のペイロードを独立して運ぶ。（ｂ）個々のペイロードを独立してピックし（つまみ上げ）、プレースし（置き）、交換する。（ｃ）複数のペイロードを同時に運ぶ。（ｄ）複数のペイロードを同時にピックし、プレースし、交換する。（ｅ）複数のペイロードを同時にプレースする際に個々のペイロードの位置を独立に調整する。
【0044】
図１Ａ～１Ｍを参照すると、上述したような操作例が図式化されて示されている図１Ａには、径方向に位置するワークステーションＷにおける個々のペイロードＰのピック又はプレースが図示されている図１Ｂには、積み重ねて配置された２つの径方向に位置するワークステーションにおける、ペイロードのペアの同時ピック又は同時プレースが図示されている図１Ｃには、径方向に位置する１つ又は複数のワークステーションにおける、１つ又は複数のペイロードＰの位置調整が、図１Ｃ中の例示的な矢印を用いて図示されている図１Ａ－１Ｍに関して使用される「径方向」という用語は、搬送ロボットの中心Ｃに対して径方向（放射方向、ラジアル方向）であることを意味することを意図している図１Ａ及び図１Ｂにおいて、径方向の動きは、中心Ｃに対して径方向の矢印で図示されている同様に、図１Ｄは、オフセットが直交したワークステーション（オフセット直交ワークステーション）Ｗにおける個々のペイロードＰのピック又はプレースを示す図１Ｅは、上下に配置された２つのオフセット直交ワークステーションにおけるペイロードのペアの同時ピック又は同時プレースを図示する図１Ｆは、並んで配置された２つのオフセット直交ワークステーションＷにおけるペイロードのペアの同時ピック又は同時プレースを図示する図１Ｇは、複数のオフセット直交ワークステーションにおける４つのペイロードの同時ピック又は同時プレースを図示する図１Ｈは、オフセット直交ワークステーションにおける２つ以上のペイロードの独立且つ同時の位置調整を示す図である図１Ｉは、直交しておらず径方向にもないワークステーション（非直交非径方向ワークステーション）における個々のペイロードのピック又はプレースを示す図である図１Ｊは、上下に配置された２つの非直交非径方向ワークステーションにおけるペイロードのペアの同時ピック又は同時プレースを示す図である図１Ｋは、並んで配置された２つの非直交非径方向ワークステーションにおけるペイロードのペアの同時ピック又は同時プレースを示す図である図１Ｌは、複数の非直交非径方向ワークステーションにおける４つのペイロードの同時ピック又は同時プレースを示す図である図１Ｍは、非直交非径方向ワークステーションにおける２つ以上のペイロードの独立且つ同時の位置調整を示す図である。
【0045】
上記の能力は、複数のペイロードの同時処理を可能にする一方で、例えば、システムの一部でメンテナンスが行われているために同時処理が不可能な場合に、個々のペイロードを順次処理する柔軟性も提供することにより、システムの全体的な生産性を向上させる。
【0046】
本明細書で説明する特徴は、ロボットの構造内に分散されたアクチュエータを有するマテリアルハンドリングロボットを提供するために使用することができる。この分散アーキテクチャは、全てのアクチュエータがロボットの駆動ユニットに集中する従来のアーキテクチャとは対照的である。開示されるロボットの構造内に分散されたアクチュエータを有するマテリアルハンドリングロボットは、機械的な複雑さを最小限に抑え、性能を向上させながら、上記の能力に必要な運動軸数の増加をサポートする。
【0047】
図２Ａを参照すると、集中アクチュエータを利用する従来のアーキテクチャを有する例示的なマテリアルハンドリング真空環境ロボットの簡略化された断面図が示されている。図示されるロボットを、以下、"ロボット２００"と称する。例示的なロボット２００は、ロボットアーム２０２と、駆動ユニット２０４と、制御システム２０６とを備える。図２Ｂを参照すると、アーム２０２がマテリアルハンドリング後退位置にあるロボット２００の上面図が示されている。
【0048】
図２Ａと図２Ｂの両方を参照すると、ロボットアーム２０２は、左リンケージ２０８と右リンケージ２１０とを備える。左リンケージ２０８は、左上腕２１２と、左前腕２１４と、ペイロードＰＬを運ぶように構成される左エンドエフェクタ２１８を有する左手首２１６とを備えている。左上腕２１２は、駆動ユニット２０４の外側シャフト２２０に連結される。左前腕２１４は、回転関節２２２（左肘関節）を介して左上腕２１２に連結されると共に、ベルトドライブ、バンドドライブ、又はケーブルドライブなどの伝達機構２２６を介して駆動ユニット２０４の中間シャフト２２４に連結される。図２Ａ及び図２Ｂの例では、ベルトドライブ、バンドドライブ、又はケーブルドライブは、駆動ユニット２０４の中間シャフト２２４に取り付けられた左肩プーリー２２１と、左前腕２１４に取り付けられた第１の左肘プーリー２２３と、左肩プーリー２２１と第１の左肘プーリー２２３との間のベルト、バンド、又はケーブルとを有する。ベルトドライブ、バンドドライブ、又はケーブルドライブは、左肩プーリー２２１が非円形であるなど、少なくとも１つの非円形プーリーを利用する。左手首２１６は、別の回転関節２２８（左手首関節）を介して左前腕２１４に連結され、また、ベルトドライブ、バンドドライブ、又はケーブルドライブなどの別の伝達機構２３０を介して左上腕２１２に連結される。図２Ａ及び図２Ｂの例では、ベルトドライブ、バンドドライブ、又はケーブルドライブは、左前腕２１４に取り付けられた第２の左肘プーリー２２７と、左手首２１６に取り付けられた左手首プーリー２２９と、第２の左肘プーリー２２７と左手首プーリー２２９との間のベルト、バンド、又はケーブルとを有する。ベルトドライブ、バンドドライブ、又はケーブルドライブは、左手首プーリー２２９が非円形であるなど、少なくとも１つの非円形プーリーを利用する。左手首関節に対する左エンドエフェクタ２１８の横方向のオフセットは、左上腕２１２の関節間リンク長さと左前腕２１４の関節間リンク長さとの差に等しい。
【0049】
同様に、右リンケージ２１０は、右上腕２４０と、右前腕２４２と、ペイロードＰＲを運ぶように構成される右エンドエフェクタ２４６を有する右手首２４４とを備える。右上腕２４０は、駆動ユニット２０４の内側シャフト２２５に連結される。右前腕２４２は、回転関節２４８（右肘関節）を介して右上腕２４０に連結されると共に、ベルトドライブ、バンドドライブ、又はケーブルドライブなどの伝達機構２５０を介して駆動ユニット２０４の中間シャフト２２４に連結される。図２Ａ及び図２Ｂの例では、ベルトドライブ、バンドドライブ、又はケーブルドライブは、駆動ユニット２０４の中間シャフト２２４に取り付けられた右肩プーリー２７０と、右上腕２４０に取り付けられた第１右肘プーリー２７１と、右肩プーリー２７０と第１右肘プーリー２７１との間のベルト、バンド、又はケーブルとを有する。ベルトドライブ、バンドドライブ、又はケーブルドライブは、右肩プーリー２７０が非円形であるなど、少なくとも１つの非円形プーリーを利用する。右手首２４４は、別の回転関節２５２（右手首関節）を介して右前腕２４２に連結され、ベルトドライブ、バンドドライブ、又はケーブルドライブなどの別の伝達機構２５４を介して右上腕２４０に連結される。図２Ａ及び図２Ｂの例では、ベルトドライブ、バンドドライブ、又はケーブルドライブは、右上腕２４０に取り付けられた第２の右肘プーリー２８３と、右手首２４４に取り付けられた右手首プーリー２８５と、第２の右肘プーリー２８３と右手首プーリー２８５との間のベルト、バンド、又はケーブルとを有する。ベルトドライブ、バンドドライブ、又はケーブルドライブは、右手首プーリー２８５が非円形であるなど、少なくとも１つの非円形プーリーを利用する。右手首関節に対する右エンドエフェクタ２４６の横方向のオフセットは、右上腕２４０の関節間リンク長と右前腕２４２の関節間リンク長との差に等しい。
【0050】
駆動ユニット２０４は、ロボット２００のアクチュエータを全て収容する。駆動ユニット２０４は、スピンドルアセンブリ２５６とＺ軸機構２５８を含む。Ｚ軸機構２５８は、モーターＭＺ２６０を用いてスピンドルアセンブリ２５６を上下に動かすように構成される。スピンドルアセンブリ２５６は、３つの同軸シャフトと３つのモーターを備える。これらのモーターは、それぞれが３つのシャフト２２０，２２４，２２５のうちの１つを作動させるように構成されている。先に説明したように、外側シャフト２２０は左上腕２１２に接続され、外側シャフト２２０はモーターＭＴ１２６２によって駆動される。中間シャフト２２４は、前腕２１４，２４２に結合されるプーリーに連結され、モーターＭＴ２２６４によって駆動される。内側シャフト２２５は、右上腕２４０に連結され、モーターＭＴ３２６６によって駆動される。
【0051】
例示のロボット２００は、ロボットアーム２０２が動作する真空環境を封じ込めるために、ベローズ２６５を備えると共に、モーターＭＴ１、ＭＴ２、ＭＴ３のステータとロータとの間に円筒形バリアを備える。ベローズ２６５は、スピンドルアセンブリ２５６の上下運動に対応するように構成される。
【0052】
制御システム２０６は、例えばユーザ又はホストシステムから外部入力を受信し、位置エンコーダ（簡単のため図２Ａには図示せず）から個々の運動軸（モータ）の位置を読み取り、その情報を処理してモーターに電圧を印加し、所望の運動を行い、及び／又は所望の位置を達成する。
【0053】
図２Ａ及び図２Ｂの例示的ロボット２００の動作が、図３Ａ－３Ｄの４つの図に示されている。図３Ａではエンドエフェクタ２１８、２４６は２つとも後退しており、図３Ｂは左エンドエフェクタ２１８が伸長した状態を示し、図３Ｃは右エンドエフェクタ２４６が伸長した状態を示し、図３Ｄ両エンドエフェクタ２１８、２４６が２つとも同時に伸長した状態を示す。
【0054】
図２Ａ及び図２Ｂの例示的なロボットは多数の複雑な機械的構成を採用している。例えば多段ベルトドライブ、バンドドライブ、又はケーブルドライブを採用しており、これらはベアリング及びプーリーを有する。これらは駆動ユニット２０４の中央に配置されたモーターによってロボットアーム２０２の様々な構成要素を作動させるために必要である。このことは、例えば、図１Ａ～１Ｍに関して説明した動作をサポートするための追加のリールのために必要とされる、より多くの運動軸を有する構成に対する拡張性を制限する。さらに、多段ベルトドライブ、バンドドライブ、又はケーブルドライブなどの複雑な機械構成は、ロボット２００の性能（位置決め精度及び再現性など）を制限する。
【0055】
分散型アーキテクチャロボットの一例は、本明細書で説明するような特徴を備え、また、複数のリンケージを有するロボットアームであって、アクチュエータ（モータ）がロボットアームを含むロボットの構造全体に分散配置されたロボットアームを備えてもよい。これは、多くのリンケージを有するロボットアーム構成を可能にするために使用されうる。また、機械的複雑さを最小限に抑え、性能を向上させながら、複数のリンケージをサポートするために必要な追加の運動軸を組み込むことを可能にする。
【0056】
図４Ａには、アクチュエータに関して分散アーキテクチャを使用するロボット４００の例示的な実施形態が示されている。ロボット４００は、駆動ユニット４０２、ロボットアーム４０４、及び制御システム４０６を備えてもよい。ロボット４００の、アクチュエータに関する分散アーキテクチャは、例えば、ロボット４００の駆動ユニット及び／又は（様々なリンクを含む）ロボットアーム４０４全体にわたる様々なモーターの分布又は配置であってよい。図４Ａには、ロボット４００の簡略化された断面図が示されている。描かれているように、ロボットアーム４０４のエンドエフェクタ４１６、４２８は後退位置にある。図４Ｂはその上面図である。
【0057】
駆動ユニット４０２は、ロボットアーム４０４又はロボットアーム４０４の様々な部分を回転させるように構成されるスピンドルアセンブリ４５６を有してもよい。スピンドルアセンブリ４５６は、スピンドルハウジング４５５と、１つ以上のモーター４５０（ＭＴ）と、１つ以上の駆動シャフト４２５とを有してもよい。必要であれば、駆動ユニット４０２は、垂直リフト機構４０８を有してもよい。垂直リフト機構４０８は、スピンドルアセンブリ４５６を垂直方向に昇降させるように構成される、１つ以上のリニアレール軸受機構及びモーター駆動ボールねじを備えてもよい。
【0058】
ロボットアーム４０４が真空環境で動作しうることを考慮すると、駆動ユニット４０２のスピンドルアセンブリ４５６は本若しくは複数、１本若しくは複数本の駆動シャフト４２５又はこれらの駆動シャフト４２５の上部が真空環境にあることを可能にし得る、シール機能及び他の機構を備えてもよい。一例として、１つ又は複数のモーターの１つ又は複数ロータと１つ又は複数のステータの間に配される円筒状の分離バリアが利用されてもよい。分離バリアは、分離バリアのステータ側（外側）には外部大気環境が、分離バリアのロータ側（内側）には真空環境が含まれるように配される。この場合、１本又は複数の駆動軸４２５は、その全体が真空環境内に位置し得る。代替的なシール機構が米国特許公開第２０２１／０２４５３７２号に記載されており、この公報は、参照によりその全体が本明細書に組み込まれる。
【0059】
ロボットアーム４０４は、駆動ユニット４０２の駆動シャフト４２５に連結された回動ベース４１０と、左リンケージ４０７と、右リンケージ４１１とを備えてもよい。以下に説明するように、回動ベース４１０は、左リンケージ４０７及び右リンケージ４１１を駆動するように構成されるモーターを備えてもよい。実施形態によっては、回動ベース４１０は、軸Ａで駆動ユニットに回動可能に取り付けられたベースであってもよい。また回動ベース４１０は、断面が円形であってもよく、同じく断面が円形であってもよい駆動ユニット４０２と同軸に整列されてもよい。
【0060】
左リンケージ４０７は、回転関節４１３（左肩関節）を介して回動ベース４１０に結合される第１のリンク４１２（左上腕）と、別の回転関節４１５（左肘関節）を介して第１のリンク４１２（左上腕）に結合される第２のリンク４１４（左前腕）と、更に別の回転関節４２１（左手首関節）を介して第２のリンク４１４に結合される第３のリンク４１９（左手首）とを備えてもよい。図４Ａに示すように、第１のリンク４１２の関節間長さは、第２のリンク４１４の関節間長さと実質的に等しくてもよい。あるいは、第１のリンク４１２の関節間長さは、第２のリンク４１４の関節間長さより小さいか、又は大きくてもよい（リンク長さが不等なアームの例が図７に示されている）。第３のリンク４１９は、ペイロードＰＬを受容するように構成されるエンドエフェクタ（左エンドエフェクタ４１６）を支持するか、又はエンドエフェクタを有してもよい。
【0061】
左リンケージ４０７の第１リンク４１２は、アーム４０４の回動ベース４１０に取り付けられたアクチュエータ、例えば電動モーター４１８（モータＭＬ）によって駆動されることができる。
【0062】
左リンケージ４０７の第２リンク４１４は、回動ベース４１０と第２リンク４１４との間の伝達機構４２０を介して作動させることができる。この伝達機構４２０は、第１リンク４１２が回転関節４１３（左肩関節）の周りを回動するときに、左手首関節が直線（特に、回転関節４１３（左肩関節）に対して径方向の直線、又はそのような径方向の直線と平行な直線）に沿って移動するように構成されてもよい。一例として、伝達機構４２０は、回動ベース４１０に取り付けられた左肩プーリー４２３と、第２リンク４１４に取り付けられた第１左肘プーリー４２７と、２つのプーリーの間のベルト、バンド、又はケーブルとを有してもよい。第１リンク４１２と第２リンク４１４の関節間長さが実質的に等しい例を考えると、２つのプーリーは、実質的に円形のプロファイルを有していてもよく、左肩プーリー４２３の有効半径は第１左肘プーリー４２７の有効半径の２倍であってもよい。あるいは、第１のリンク４１２と第２のリンク４１４の関節間長さが等しくない場合、プーリーの少なくとも１つ、例えば左肩プーリー４２３は、非円形プロファイルを有することを特徴としてもよい。
【0063】
左リンケージ４０７の第３リンク４１９の運動は、第１リンク４１２と第３リンク４１９との間の伝達機構４２２を通じて拘束されてもよい。この伝達機構は、第１リンク４１２及び第２リンク４１４が回転するときに、第３リンク４１９が一定の向き維持するように構成されてもよい。例えば、径方向の向きを維持するように構成されてもよい。一例として、この伝達機構は、第１リンク４１２に取り付けられた第２左肘プーリー４３１と、第３リンク４１９に取り付けられた左手首プーリー４３３と、２つのプーリーの間のベルト、バンド、又はケーブルとを有してもよい。第１リンク４１２と第２リンク４１４の関節間長さが実質的に等しい例を考えると、２つのプーリーは実質的に円形のプロファイルを有していてもよく、左手首プーリー４３３の有効半径は第２左肘プーリー４３１の有効半径の２倍であってもよい。あるいは、左上腕（第１リンク４１２）と左前腕（第２リンク４１４）の関節間長さが等しくない場合、プーリーの少なくとも１つ、例えば左手首プーリー４３３は、非円形プロファイルを有することを特徴としてもよい。リンクの長さが等しくなく、プーリーが非円形であるロボットアームの例は、米国特許第９，１４９，９３６号及び同第１０，２２４，２３２号に開示され説明されており、これらは参照によりその全体が本明細書に組み込まれる。
【0064】
左リンケージ４０７と同様に、右リンケージ４１１は、回転関節４２９（右肩関節）を介して回動ベース４１０に結合される第１リンク４２４（右上腕）と、別の回転関節４３５（右肘関節）を介して第１リンク４２４に結合される第２リンク４２６（右前腕）と、別の回転関節４３９（右手首関節）を介して第２リンク４２６に結合される第３リンク４３７（右手首）とを有してもよい。図４Ａに示すように、第１のリンク４２４の関節間長さは、第２のリンク４２６の関節間長さと実質的に等しくてもよい。あるいは、第１のリンク４２４の関節間長さは、第２のリンク４２６の関節間長さよりも小さいか、又は大きくてもよい。第３のリンク４３７はまた、ペイロードＰＲを受容するように構成されるエンドエフェクタ（右エンドエフェクタ４２８）を支持するか、又はエンドエフェクタを有してもよい。
【0065】
右リンケージ４１１の第１リンク４２４は、アーム４０４の回動ベース４１０に取り付けられたアクチュエータ、例えば電気モーター（モーターＭＲ）４３０によって駆動されることができる。
【0066】
右リンケージ４１１の第２リンク４２６は、回動ベース４１０と第２リンク４２６との間の伝達機構４３２を介して駆動することができる。この伝達機構４３２は、第１リンク４２４が右肩関節の周りを回動するときに、右手首関節が、直線（特に、右肩関節に対して径方向の直線又はそのような径方向の直線に平行な直線）に沿って移動するように構成されてもよい。一例として、伝達機構４３２は、回動ベース４１０に取り付けられた右肩プーリー４４１と、第２リンク４２６に取り付けられた第１右肘プーリー４４３と、２つのプーリー間のベルト、バンド、又はケーブルとを有してもよい。第１リンク４２４と第２リンク４２６の関節間長さが実質的に等しい例を考えると、２つのプーリーは実質的に円形のプロファイルを有していてもよく、右肩プーリー４４１の有効半径は第１右肘プーリー４４３の有効半径の２倍であってもよい。あるいは、第１リンク４２４と第２リンク４２６の関節間長さが等しくない場合、プーリーの少なくとも１つ、例えば左肩プーリーは、非円形プロファイルを有することを特徴としてもよい。リンクの長さが等しくなく、プーリーが非円形であるロボットアームの例は、米国特許第９，１４９，９３６号及び同第１０，２２４，２３２号に開示され説明されており、これらは参照によりその全体が本明細書に組み込まれる。
【0067】
右リンケージ４１１の第３リンク４３７の動きは、第１リンク４２４と第３リンク４３７との間の伝達機構４３４を通じて拘束されてもよい。この伝達機構４３４は、第１リンク４２４及び第２リンク４２６が回転するときに、第３リンク４３７が一定の向きを維持するように構成されてもよい。例えば径方向の向きを維持するように構成されてもよい。一例として、伝達機構４３４は、第１リンク４２４に取り付けられた第２右肘プーリー４４５と、第３リンク４３７に取り付けられた右手首プーリー４４７と、２つのプーリー間のベルト、バンド、又はケーブルとを有してもよい。第１のリンク４２４と第２のリンク４２６の関節間長さが実質的に等しい例を考えると、２つのプーリーは実質的に円形のプロファイルを有していてもよく、右手首プーリーの有効半径は第２の右肘プーリーの有効半径の２倍であってもよい。あるいは、第１リンク４２４と第２リンク４２６の関節間長さが等しくない場合、プーリーの少なくとも１つ、例えば右手首プーリーは、非円形プロファイルを有することを特徴としてもよい。リンクの長さが等しくなく、プーリーが非円形であるロボットアームの例は、米国特許第９，１４９，９３６号及び同第１０，２２４，２３２号に開示され説明されており、これらは参照によりその全体が本明細書に組み込まれる。
【0068】
ロボットアーム４０４全体は、モーターＭＴ４５０を用いて駆動ユニット４０２の駆動シャフト４２５を動かすことにより回転させることができる。左リンケージ４０７のエンドエフェクタ（左エンドエフェクタ４１６）は、モーターＭＬ４１８を用いて左リンケージ４０７の第１リンク４１２を動かすことにより、実質的に直線に沿って伸長させることができる。右リンケージ４１１のエンドエフェクタ（右エンドエフェクタ４２８）は、モーターＭＲ４３０を用いて右リンケージ４１１の第１リンク４２４を動かすことにより、実質的に直線に沿って伸長させることができる。
【0069】
ロボットアーム４０４の回動ベース４１０から熱（例えば回動ベース４１０に取り付けられたアクチュエータによって発生する熱）を除去するために、ロボットアーム４０４の回動ベース４１０と駆動ユニット４０２のスピンドルアセンブリ４５６のハウジング４５５との間に回転サーマルカップリング４５２を利用することができる。
【0070】
図３５Ａには回転サーマルカップリングの一例４５２が示されている。回転サーマルカップリング４５２は第１の部分４５３及び第２の部分４５４を有してもよく、これら第１の部分４５３及び第２の部分４５４の各々は、１つ又は複数の実質的に円筒状の面を有する。これらの円筒面は対応する回転関節と同軸に位置している。また、回転サーマルカップリング４５２の一方の部分上の円筒面が回転サーマルカップリング４５２の別の部分上の対向する円筒面に面するように位置している。対向する円筒面は、回転サーマルカップリング４５２の対向する実質的に円筒面間の間隙を横断する輻射を通じて熱を伝達するように構成されてもよい。真空環境中に残留ガスが存在する場合、この輻射のメカニズムは、回転サーマル電力カップリング４５２の対向する実質的に円筒状面の間の環境を介する対流又は伝導によって補われてもよい。
【0071】
図３５Ａの例に示されるように、有効面積を増大させ、例示的な回転サーマルカップリング４５２によって占有される体積をなるべく小さくするために、回転サーマルカップリング４５２の第１の部分４５３及び第２の部分４５４の各々に、円筒状の形状やフィン、又は同様の構造のアレイが用いられてもよい。また、２つのアレイが交互配置されてもよい。
【0072】
あるいは、回転サーマルカップリングの別の例示的な実施形態４５９を示す図３５Ｂの例に描かれているように、回転サーマルカップリング４５９の第１の部分４６１及び第２の部分４６３は、第１の部分４６１と第２の部分４６３との間のギャップを横断する非接触熱伝達が行われるように構成される、対向するディスク形状を有することを特徴としてもよい。別の代替例では、回転サーマルカップリング４５９の有効な特徴の任意の他の適切な形状を利用することができる。例えば、非限定的な例として、円錐形状、球形状、フィン、及びこれらの組み合わせを利用することができる。
【0073】
図３５Ａの例示的な回転サーマルカップリング４５２及び図３５Ｂの例示的な回転サーマルカップリング４５９の有効面は、熱放射率が向上するように処理されてもよい。例えば、回転サーマルカップリング４５２の２つの部分４５３、４５４、及び回転サーマルカップリング４５９の２つの部分４６１、４６３は、アルミニウム製であってもよく、有効面は陽極酸化処理されていてもよい。
【0074】
例示的な回転サーマルカップリング４５２（又は例示的な回転サーマルカップリング４５９）が、ロボットアーム４０４の回動ベース４１０と駆動ユニット４０２のスピンドルアセンブリ４５６のハウジング４５５との間の熱伝達を促進するために、回転サーマルカップリング４５２（又は回転サーマルカップリング４５９）の一部分は、ロボットアーム４０４の回動ベース４１０に取り付けられてもよく、回転サーマルカップリング４５２（又は回転サーマルカップリング４５９）の他の部分は、駆動ユニット４０２のスピンドルアセンブリ４５６のハウジング４５５に、駆動ユニット４０２の１本又は複数本の駆動シャフト４２５の回転軸と実質的に同軸の配置で取り付けられてもよい。あるいは、回転サーマルカップリング４５２（又は回転サーマルカップリング４５９）の特徴は、ロボットアーム４０４の回動ベース４１０及び／又は駆動ユニット４０２のスピンドルアセンブリ４５６のハウジングに直接組み込まれてもよい。
【0075】
駆動ユニット４０２のスピンドルアセンブリ４５６のハウジング４５５（スピンドルハウジング）は、受動的又は能動的に冷却されてもよい。例えば能動的な液冷であってもよく、強制的に空気を当てて冷却してもよい。あるいは、特に、駆動ユニット４０２がリフト機構を有する場合、ハウジング４５５の面と、これに対向する駆動ユニット４０２のフレームの面は、ハウジング４５５から駆動ユニット４０２のフレームへの熱伝達を促進するように構成されてもよい。一例として、ハウジング４５５及び駆動ユニット４０２のフレームは、駆動ユニット４０２のフレームに対するスピンドルアセンブリ４５６の垂直運動を可能にしながら、熱伝達に利用可能な有効面積を増加させるために、例えばフィンなどのインターリーブ形状を有することを特徴としてもよい。この場合も、熱放射率を向上させるために有効面を処理することができる。例えば、構成部品をアルミニウム製とし、有効面を陽極酸化処理してもよい。
【0076】
追加的及び代替的な熱管理構造及び特徴は、２０２１年２月１０日に出願された米国特許第１０，５６９，４３０号及び米国特許公開第２０２１／０２４５３７２号に見出すことができ、これらは参照によりその全体が本明細書に組み込まれる。
【0077】
図４Ａに戻ると、例示的ロボット４００の制御システム４０６は分散型アーキテクチャを有することを特徴とすることができる。制御システム４０６はマスターコントローラ４６０を備えてもよい。マスターコントローラ４６０は、ロボットアーム４０４及び／又は駆動ユニット４０２に配置された様々な制御モジュール４６２によって補完されてもよい。各制御モジュール４６２は、ロボット４００の１つ又は複数の運動軸の制御を担当する。例えば、制御システム４０６の分散アーキテクチャは、ロボットアーム４０４及び／又は駆動ユニット４０２の全体にわたる様々な制御モジュール４６２の分布又は配置において具現化され得る。マスターコントローラ４６０は、例えば、通信ネットワーク、例えば、ＥｔｈｅｒＣＡＴのような高速通信ネットワークを介して、様々な制御モジュール４６２を調整してもよい。マスターコントローラ４６０は、図４Ａの例に描かれているように、ロボット４００の駆動ユニット４０２に配置されてもよい。あるいは、マスターコントローラ４６０は、例えば図２８Ａに示されるように、ロボット４００の駆動ユニット４０２の外部に配置されてもよい。別の選択肢として、集中制御ソリューションが利用されてもよい。
【0078】
例えば図４Ａの実施例におけるロボットアーム４０４の回動ベース４１０に位置する制御モジュール４６２のような、ロボットアーム４０４内の能動的な構成要素に電力を供給し、それらと通信するために、ロボット４００はまた、１つ以上の回転カップリング４６４ａ、４６４ｂを採用してもよい。各回転カップリング４６４ａ、４６４ｂは、回転関節を介して電力を伝達するように構成される電力カップリング、及び／又は回転関節を介して通信信号を伝達するように構成される通信リンクを有してもよい。例えば、図４Ａに示されるように、スピンドルアセンブリ４５６からロボットアーム４０４の回動ベース４１０に電力を伝達し、スピンドルアセンブリ４５６とロボットアーム４０４の回動ベース４１０との間で通信信号を伝達するために、回転カップリング４６４ａ、４６４ｂが利用されてもよい。
【0079】
回転カップリング４６４ａ、４６４ｂは、様々な物理的原理及びそれらの組み合わせで動作するものであってよく、例えば、１つ又は複数の導電性ブラシにそれぞれ接触する１つ又は複数の導電性リングを有するスリップリング構成、イオン液体などの導電性流体により湿潤したスリップリング構成、非接触容量性カップリング、非接触誘導性カップリングなどの原理により動作するものであってよい。
【0080】
次に図３６を参照すると、誘導電力カップリング及び光通信リンクを含んでもよい回転カップリング４６４ａ、４６４ｂに具現化された一体型回転カップリングの一例が、全体として３７００で示されている。これを以下、"電力カップリング３７００"と称する。一体型回転カップリング３７００は、スピンドルアセンブリ４５６のハウジング４５５に対して動かないようにされる下側部分３７０５と、ロボットアーム４０４の回動ベース４１０と共に回転する上側部分３７１０との２つの部分を有することを特徴としてもよい。
【0081】
電力カップリング３７００は、例えば、参照によりその全体が本明細書に組み込まれる米国特許出願公開第２０１６／０２２９２９６号、２０１８／０１０５０４４号、及び２０１８／０１０５０４５号に記載されるような誘導原理で動作してもよい。電力カップリング３７００は、１つ又は複数の制御モジュール４６２に電力を供給し、ロボットアーム４０４内の位置エンコーダ及び他のセンサなどの他の能動デバイスに直接的又は間接的に電力を供給するために利用されてもよい。例えば、ＡＣ電源からの電力は、回転しない下側部分３７０５上の一次コイル３７４０及び一次コア３７４２を通じて、上側部分３７１０上の二次コア３７４４及び二次コイル３７４６に伝送されてもよい。コイル及びコアは、分割ハウジング３７５０に収容されてもよい。二次コイル３７４６及び二次コア３７４４から交流として出力される電力は、整流フィルタ３７６０で整流及びフィルタリングされ、直流として出力されてもよい。
【0082】
電力カップリング３７００の例示的な通信リンクは、２つの光通信モジュール、例えば、スピンドルアセンブリ４５６のハウジング４５５に対して固定されている第１の光通信モジュール３７２０と、ロボットアーム４０４の回動ベース４１０と共に回転する第２の光通信モジュール３７２５とを有してもよい。入ってくる通信信号は、銅－光ファイバ変換ユニット３７３０を用いて光信号に変換されてもよい。変換された光信号は、光ファイバケーブル３７３２を用いて第１の光通信モジュール３７２０に伝送される。光信号は、第１の光通信モジュール３７２０を通じて送信されると、第２の光通信モジュール３７２５に受信され、光ファイバケーブル３７３２を通じて送信され、光ファイバ－銅変換ユニット３７３５に受信され、光信号から電気（非光）通信信号に戻される。第１の光通信モジュール３７２０及び第２の光通信モジュール３７２５は、スピンドルアセンブリ４５６とロボットアーム４０４の回動ベース４１０との間の非接触データ転送を容易にし得る光通信リンクを提供する。一例として、光通信リンクは、制御システム４６０の通信ネットワークに組み込まれ、ロボットアーム４０４に配置された制御モジュール４６２との間の双方向データ転送を可能にすることができる。
【0083】
一体型回転カップリングの２つの部分４６４ａ、４６４ｂは、ロボット４００の回転カップリングの軸受を利用してアライメントを維持してもよいし、様々な静的及び動的負荷条件下でロボット４００の構造が変形したとしても高度なアライメントを維持するために、一体型回転カップリング３７００に追加の軸受を利用してもよい。
【0084】
分散アクチュエータを有するアーキテクチャをサポートするために利用され得る上記の構成、ならびに追加及び代替の好適な構成のより詳細な説明は、米国特許公開第２０２１／０２４５３７２号に見出すことができ、これは参照によりその全体が本明細書に組み込まれる。
【0085】
次に図５Ａ－５Ｄを参照すると、例示的ロボット４００の動作が示されている。図５Ａは、エンドエフェクタ４１６、４２８が両方とも後退した状態を示し、図５Ｂは、左のエンドエフェクタ４１６が伸ばされた状態を示し、図５Ｃは、右のエンドエフェクタ４２８が伸ばされた状態を示し、図５Ｄは、エンドエフェクタ４１６、４２８が両方とも伸びた状態を示す。
【0086】
次に図６Ａ及び図６Ｂを参照すると、本発明によるロボットの別の例示的実施形態が、ロボット６００として示されている。図６Ａ及び図６Ｂの例示的実施形態は、左肩プーリー６７０がロボットアーム６０４の回動ベース６１０に直接取り付けられていなくてもよいことを除いて、図４Ａ及び図４Ｂの例示的実施形態と実質的に同じであってもよい。直接取り付けられる代わりに、左肩プーリー６７０は、追加のモーター（モーターＭ２Ｌ）６７２によって、ロボットアーム６０４の回動ベース６１０に対して動かされうる。モーターＭ２Ｌ ６７２は、ロボットアーム６０４の回動ベース６１０に取り付けられ、モーターＭ１Ｌ ６１８と同軸に配置され得る。
【0087】
ロボットアーム６０４の左リンケージ６０７全体は、モーターＭ１Ｌ ６１８及びＭ２Ｌ ６７２を所望の回転量だけ同期して動かすことによって回転させることができる。これは、例えば、左リンケージ６０７のエンドエフェクタ（及び左エンドエフェクタ６１７）が伸長され得る方向を調整するために使用され得る。そして左エンドエフェクタ６１７は、モーターＭ２Ｌ ６７２を停止させたまま、モーターＭ１Ｌ ６１８を用いて左リンケージの第１リンクを移動させることにより、実質的に直線に沿って所定の方向に伸長させることができる。
【0088】
追加モーター（モーターＭ２Ｌ）６７２は、ロボットアーム６０４の２つのエンドエフェクタ６１７、６４６を水平面内で（ある範囲内で）独立して位置決めすることを可能にし得る別の自由度を提供し得る。水平面内の２つのエンドエフェクタ６１７、６４６の位置は、４つの独立した座標によって定義されてもよく、例えば、デカルト座標ｘＬ、ｙＬが、左エンドエフェクタ６１７の位置を表し、デカルト座標ｘＲ、ｙＲが、右エンドエフェクタ６４６の位置を表してもよい。このため、ロボットアーム６０４の２つのエンドエフェクタ６１７、６４６を独立に位置決めするために、４つの独立に制御される運動軸（自由度）が必要とされうる。図６Ａ及び図６Ｂの特定の例では、モーターＭＴ、Ｍ１Ｌ、Ｍ２Ｌ、及びＭＲが、この目的のために利用され得る。
【0089】
ロボットアーム６０４の２つのエンドエフェクタ６１７、６４６を独立して位置決めする能力は、例えば、２つのペイロードが（図５Ｄのような）一対のワークステーションに同時に搬入されるときに、左エンドエフェクタ６１７上のペイロードの位置ずれを補正し、同時に、右エンドエフェクタ６４６上のペイロードの位置ずれを補正するために利用され得る。
【0090】
次に、図７、図８Ａ及び図８Ｂを参照すると、本発明によるロボットの別の例示的な実施形態が、全体的に７００で示されている。ロボット７００は、駆動ユニット７０４と、それに結合されたロボットアーム７０２とを備え、ロボットアーム７０２は、ロボットアーム７０２の内部構成要素を遮ることのない視界を提供するために、リンクオーバリンク位置にある。ロボットアーム７０２は、左リンケージ７０８と右リンケージ１０とを備える。左リンケージ７０８は、左上腕７１２と、左前腕７１４と、ペイロードＰＬを運ぶように構成される左エンドエフェクタ７１１を有する左手首７１６とを備えている。同様に、右リンケージ７１０は、右上腕７４０と、右前腕７４２と、ペイロードＰＲを運ぶように構成される右エンドエフェクタ７４６を有する右手首７４４とを備える。
【0091】
図８Ａ及び８Ｂは、エンドエフェクタ７１１、７４６が後退位置にあるロボットアーム７０２を示す。図７、８Ａ及び８Ｂの例示的実施形態の構造は、右リンケージ７１０が左リンケージ７０８の鏡像として構成され得ることを除いて、図６Ａ及び６Ｂの例示的実施形態と実質的に同じであってもよい。これは、右肩プーリー７７０がロボットアーム７０２の回動ベース７１０に直接取り付けられなくなる可能性があることを意味する。その代わりに右肩プーリー７７０は、追加のモーター（モーターＭ２Ｒ）７７２によって、ロボットアーム７０２の回動ベース７１０に対して動かされうる。モーターＭ２Ｒ ７７２は、ロボットアーム７０２の回動ベース７１０に取り付けられ、モーターＭ１Ｒ ７３０と同軸に配置され得る。
【0092】
この構成では、ロボットアーム７０２の左リンケージ７０８と同様に、モーターＭ１Ｒ ７３０及びＭ２Ｒ ７７２を同期させて所望の回転量だけ動かすことにより、右リンケージ７１０を回転させることができる。これは例えば、右リンケージ７１０のエンドエフェクタ７４６（右エンドエフェクタ）を伸ばす方向を調整するために使用することができる。そして、モーターＭ２Ｒ ７７２を停止させたまま、モーターＭ１Ｒ ７３０を用いて右リンケージ７１０の第１リンクを動かすことにより、右エンドエフェクタ７４６を実質的に直線に沿って所定の方向に伸長させることができる。
【0093】
ロボット７００の左リンケージ７０８及び右リンケージ７１０を独立して回転させる能力は、図９Ａ－９Ｌに示されるような、ワークステーションの様々な形態、位置、及び向きをサポートするために使用することができる。図９Ａは、ロボットアーム７０２のエンドエフェクタ７１１、７４６が互いに実質的に平行な状態で引き込まれた様子を示す図９Ｂは、左エンドエフェクタ７１１が、左側にオフセットされた直交ワークステーションまで伸ばされた様子を示す図９Ｃは、右エンドエフェクタ７４６が、右側にオフセットされた直交ワークステーションまで伸ばされた様子を示す図９Ｄは、エンドエフェクタ７１１、７４６の両方が、実質的に平行なアクセス経路で、オフセットした２つの直交ワークステーションに同時に伸ばされた様子を示す図９Ｅは、ロボットアーム７０２のリンケージ７０８、７１０及びエンドエフェクタ７１１、７４６が互いに対して回転した状態で後退している様子を示す図９Ｆは、左エンドエフェクタ７１１が、左側にオフセットされた非直交及び非径方向ワークステーションに伸ばされた様子を示す図９Ｇは、右エンドエフェクタ７４６が、左側にオフセットされた非直交及び非径方向ワークステーションに伸ばされた様子を示す図９Ｈは、エンドエフェクタ７１１、７４６の両方が、２つのオフセットされた非直交及び径方向交ワークステーションに同時に伸ばされた様子を示す図９Ｉは、ロボットアーム７０２のリンケージ７０８、７１０及びエンドエフェクタ７１１、７４６が互いに遠ざかるように回転した状態で後退している様子を示す図９Ｊは、左エンドエフェクタ７１１が、径方向ワークステーションまで伸ばされた様子を示す図９Ｋは、右エンドエフェクタ７４６が、同じ径方向ワークステーション又はそのワークステーションの下に位置する径方向ワークステーションに伸ばされた様子を示す図９Ｌは、エンドエフェクタ７１１、７４６の両方が、同じ径方向ワークステーション又は垂直に積み重ねられた２つのワークステーションに同時に伸長された様子を示す。
【0094】
例えば図９Ｈに示されるように、左エンドエフェクタ７１１及び右エンドエフェクタ７４６によって、径方向ワークステーション（駆動ユニット７０４の軸に対して径方向に配向されたワークステーション）又は垂直に積み重ねられた一対の径方向ワークステーションに同時にアクセスするために、エンドエフェクタの一方（この特定の例では左エンドエフェクタ７１１）を他方のエンドエフェクタ７４６の上方に位置させるようにすることができる。このような構成の一例が図１０に示されており、左手首７１７が右手首７４４に対して垂直方向に長くなっており、それによって左エンドエフェクタ７１１が右エンドエフェクタ７４６から垂直方向にオフセットしている。
【0095】
次に図１１を参照すると、ロボットの別の実施形態例が全体的に１１００で示されており、以下これをロボット１１００と称する。ロボット１１００において、ロボットアーム１１０２は、駆動ユニット１１０４の駆動シャフト１１２５に連結された回動ベース１１１０と、左リンクＡＬと、左リンクＢＬと、右リンクＡＲと、右リンクＢＲとを有してもよい。回動ベース１１１０は、以下に説明するように、４つのリンケージを駆動するように構成されたモーターを有してもよい。
【0096】
左リンケージの各々、例えば、左リンケージＡＬ及び左リンケージＢＬは、図４Ａに関して説明した例示的ロボット４００の左リンケージ４０７と実質的に同じ３リンク構造及び内部構造を有することを特徴としてもよい。同様に、右リンケージの各々、例えば、右リンケージＡＲ及び右リンケージＢＲは、図４Ａに関して説明した例示的な実施形態の右リンケージ４１１と実質的に同じ３リンク構造及び内部構造を有することを特徴としてもよい。
【0097】
左リンケージＡＬの第１のリンク１１２０は、回転関節（左肩関節Ａ）を介してロボットアーム１１０２の回動ベース１１１０に結合されてもよく、ロボットアーム１１０２の回動ベース１１１０に取り付けられたモーターＭ２Ｌ １１７２によって駆動されてもよい。同様に、左リンケージＢＬの第１のリンク１１２１は、回転関節（肩関節Ｂ）を介してロボットアーム１１０２の回動ベース１１１０に結合されてもよく、ロボットアーム１１０２の回動ベース１１１０に取り付けられたモーターＭ１Ｌ １１１８によって駆動されてもよい。２つのリンケージの肩プーリー、例えば、左リンケージＡＬの左肩プーリー１１１１及び左リンケージＢＬの左肩プーリー１１１３は、硬性の支柱１１２４を介してロボットアーム１１０２の回動ベース１１１０に連結されてもよい。図１１の例に示されるように、左リンケージＡＬの左肩関節、左リンケージＢＬの左肩関節、モーターＭ１Ｌ １１１８、モーターＭ２Ｌ １１７２、左リンケージＡＬの左肩プーリー１１１１、及び左リンケージＢＬの左肩プーリー１１１３は、同軸に配置されてもよい。あるいは、モーターＭ２Ｌを有する左リンケージＡＬの左肩関節及び左リンケージＡＬの左肩プーリー１１１１は、モーターＭ１Ｌを有する左リンケージＢＬの左肩関節及び左リンケージＢＬの左肩プーリー１１１３からオフセットされていてもよい。
【0098】
図１１にさらに示されるように、左リンケージＡＬ及び左リンケージＢＬは、例えば、左リンケージＡＬ及び左リンケージＢＬが入れ子式に連結されるように構成されてもよい。図示のように、左リンケージＢＬの上腕及び前腕は、左リンケージＡＬの上腕及び前腕に入れ子式に連結されている。この場合、左リンケージＡＬの第１リンク１１２０は、リンケージＢＬの第１リンク１１２１の下方にあり、リンケージＡＬの第２リンク１１２８は、リンケージＢＬの第２リンク１１３０の上方にあってもよい。図１１に示されるように、２つのリンケージの肩関節（左リンケージＡＬの左肩関節及び左リンケージＢＬの左肩関節）が同軸状に配置される場合、左リンケージＡＬの第１リンク１１２０の関節間長さは、左リンケージＢＬの第１リンク１１２１の関節間長さよりも長くてもよい。あるいは、２つのリンケージの肩関節（左リンケージＡＬの左肩関節及び左リンケージＢＬの左肩関節）が互いにオフセットしている場合、左リンケージＡＬの第１リンク１１２０の関節間長さは、左リンケージＢＬの第１リンク１１２１の関節間長さと等しくてもよい。実施形態によって、任意の適切な関節間長さを採用してもよい。
【0099】
左リンケージＢＬの第３のリンク１１３１は、左リンケージＢＬのエンドエフェクタ（エンドエフェクタＬＢ）を、第２のリンク１１２８に結合された左リンケージＡＬ（エンドエフェクタＬＡ）の第３のリンク１１４１の上方に位置させる、オプションのブリッジ構造１１２２を有することを特徴としてもよい。これにより、左リンケージＢＬの第２リンク及び／又は左リンケージＢＬの手首関節から発生する可能性のある汚染物質によって、左エンドエフェクタＬＡ上のペイロードが汚染されることを防止することができる。
【0100】
ロボット１１００の右リンケージは、左リンケージの鏡像として構成されてもよい。具体的には、右リンケージＡＲは、左リンケージＡＬの実質的な鏡像となるように構成されてもよく、右リンケージＢＲは、左リンケージＢＬの実質的な鏡像となるように構成されてもよい。右リンケージＢＲの第３リンク１１３３は、第２リンク１１３７に結合された第３リンク１１４３（エンドエフェクタＲＡ）の上方にエンドエフェクタＲＢを位置させるためのブリッジ構造１１３５を有することを特徴としてもよい。右リンケージＡＲの第１リンク（上腕）は、アームの回動ベース１１１０に取り付けられてもよいモーターＭ２Ｒ １１７３によって駆動されてもよく、右リンケージＢＲの第１リンク（上腕）は、モーターＭ１Ｒ １１７４によって駆動されてもよい。
【0101】
次に図１２Ａ及び図１２Ｂを参照すると、ロボット１１００は、エンドエフェクタＬＡ、ＬＢ、ＲＡ、ＲＢが後退した状態で示されている。（図１１に示されたリンクオーバリンク位置とは対照的である）。ロボットアーム１１０２全体は、モーターＭＴ１１５０を用いて駆動ユニット１１０４の駆動シャフト１１２５を動かすことにより回転させることができる。左エンドエフェクタＬＡは、モーターＭ２Ｌ １１７２を用いて左リンケージＡＬの第１リンク１１２０を動かすことにより、その後退位置から、実質的に直線に沿って伸ばされることができる。左エンドエフェクタＬＢは、モーターＭ１Ｌ １１１８を用いて左リンケージＢＬの第１リンク１１２１を動かすことにより、実質的に直線に沿って伸ばされることができる。右エンドエフェクタＲＡは、モーターＭ２Ｒ １１７３を用いて右リンケージＡＲの第１リンクを動かすことにより、実質的に直線に沿って伸ばされることができる。そして最後に、エンドエフェクタＲＢは、モーターＭ１Ｒ １１７４を用いて右リンケージＢＲの第１リンクを動かすことにより、実質的に直線に沿って伸ばされることができる。
【0102】
ロボット１１００の動作例を図１３Ａ～１３Ｊに示す。図１３Ａは全てのエンドエフェクタが後退した状態を示し、図１３ＢはエンドエフェクタＬＡが伸ばされた状態を示し、図１３ＣはエンドエフェクタＲＡが伸ばされた状態を示し、図１３ＤはエンドエフェクタＬＡとＲＡが同時に伸ばされた状態を示し、図１３ＥはエンドエフェクタＬＢが伸ばされた状態を示し、図１３ＦはエンドエフェクタＲＢが伸ばされた状態を示し、図１３ＧはエンドエフェクタＬＢとＲＢが伸ばされた状態を示し、図１３ＨはエンドエフェクタＬＡとＬＢが伸ばされた状態を示し、図１３ＩはエンドエフェクタＲＡとＲＢが伸ばされた状態を示し、図１３Ｊは全てのエンドエフェクタ（エンドエフェクタＬＡ、ＲＡ、ＬＢ、ＲＢ）が同時に伸ばされた状態を示す。
【0103】
次に図１４を参照すると、ロボットの別の実施形態例がで一般的に１４００で示されており、これを以下、ロボット１４００と呼ぶ。ロボット１４００は、左肩プーリー（左リンケージＡＬの左肩プーリー１４１１及び左リンケージＢＬの左肩プーリー１４１３）がロボット１１００のロボットアーム１４０１の回動ベース１４１０に直接取り付けられていないことを除いて、ロボット１１００と実質的に同じであってもよい。直接取り付けられていない代わりに、左肩プーリー１４１１、１４１３は、ロボットアーム１４０１の回動ベース１４１０に取り付けられ、モーターＭ１Ｌ １４１８及びＭ２Ｌ １４７２と同軸に配置され得る追加のモーター（モーターＭ３Ｌ）１４０２によって、ロボットアーム１４０１の回動ベース１４１０に対して動かされ得る。
【0104】
追加モーター（モーターＭ３Ｌ）１４０２は、ロボットアーム１４０１の左及び右エンドエフェクタ、例えば左エフェクタＬＡ及び右エンドエフェクタＲＡを水平面内で独立して（ある範囲内で）位置決めすることを可能にし得る、別の自由度を提供し得る。水平面内の２つのエンドエフェクタの位置は、４つの独立した座標によって定義されてもよく、例えば、デカルト座標ｘＬＡ及びｙＬＡが左エンドエフェクタＬＡの位置を表し、デカルト座標ｘＲＡ及びｙＲＡが右エンドエフェクタＲＡの位置を表してもよい。その結果、ロボットアーム１４０１の２つのエンドエフェクタを独立して位置決めするために、独立して制御される４つの運動軸が提供されてもよい。ロボット１４００では、モーターＭＴ１４５０、Ｍ１Ｌ １４１８、Ｍ２Ｌ １４７２、及びＭ１Ｒ１４３０が、この目的のために使用されてもよい。
【0105】
ロボットアーム１４０１の左右のエンドエフェクタを独立して位置決めする能力は、例えば、２つのペイロードが（図１３Ｄのような）一対のワークステーションに同時に届けられる場合に、左エンドエフェクタ（例えばエンドエフェクタＬＡ）上のペイロードの位置ずれを補正し、同時に、右エンドエフェクタ（例えばエンドエフェクタＲＡ）上のペイロードの位置ずれを補正するために利用され得ることができ、便利である。
【0106】
次に図１５を参照すると、本発明によるロボットの別の実施形態例が１５００で示されており、以下これをロボット１５００と称する。例示的ロボット１５００の構造は、右肩プーリーがロボットアーム１５０１の回動ベース１５１０に直接取り付けられていないことを除いて、例示的ロボット１４００と実質的に同じであってよい。その代わりに右肩プーリー（左リンケージＡＬの右肩プーリー及び左リンケージＢＬの右肩プーリー）は、追加のモーター（モーターＭ３Ｒ）１５０２によって、ロボットアーム１５０１の回動ベース１５１０に対して動かされてもよい。モーターＭ３Ｒ １５０２は、ロボットアーム１５０１の回動ベース１５１０に取り付けられ、モーターＭ１Ｒ １５３０及びＭ２Ｒ １５７２と同軸に配置されてもよい。
【0107】
この構成では、ロボットアーム１５０１の左リンケージと同様に、モーターＭ１Ｒ １５３０、Ｍ２Ｒ １５７２、及びＭ３Ｒ １５０２を所望の回転量だけ同期して動かすことにより、右リンケージを回転させることができる。これは例えば、右リンケージのエンドエフェクタ、例えば、右エンドエフェクタＲＡ及び右エンドエフェクタＲＢが伸長され得る方向を調整するために使用され得る。そして、モーターＭ３Ｒ １５０２を停止させたまま、モーターＭ２Ｒ １５７２を用いて右リンケージＡＲの第１リンクを動かすことにより、右エンドエフェクタＲＡを、実質的に直線に沿って所定の方向に伸ばすことができる。そして同様に、モーターＭ３Ｒ １５０２を停止させたまま、モーターＭ１Ｒ １５３０を用いて右リンケージＢＲの第１リンクを動かすことにより、右エンドエフェクタＲＢを、実質的に直線に沿って所定の方向に伸ばすことができる。
【0108】
ロボットアーム１５０１の左リンケージ及び右リンケージを独立して回転させる能力は、図９Ａ－９Ｌに関して前述したように、ワークステーションの様々な形態、位置、及び向きをサポートするために使用され得る。
【0109】
次に図１６Ａ及び図１６Ｂを参照すると、本発明によるロボット１６００の別の例示的な実施形態が示されている。ロボットアーム１６０１の回動ベースは、ロボットアーム１６０１のリンケージの上方に垂直に延伸され、上側部分１６１２及び下側部分１６１４を有する回動構造１６１０を形成してもよい。この例示的実施形態において、左リンケージＡＬ及び右リンケージＡＲは、回動構造体の下側部分１６１４によって支持されてもよく、一方、左リンケージＢＬ及び右リンケージＢＲは、回動構造体１６１０の上部分１６１２から吊り下げられてもよい。そのような実施形態では、支持された左リンケージＡＬ及び右リンケージＡＲは、吊り下げられた左リンケージＢＬ及び右リンケージＢＲの鉛直方向の鏡像である。
【0110】
ロボットアーム１６０１の連動装置（左リンケージＡＬ、右リンケージＡＲ、左リンケージＢＬ、及び右リンケージＢＲ）の内部構造は、ロボット４００に関して説明したものと実質的に同じであってよい。図１６Ａに描かれているようにＡ、左リンクＡＬの第１リンク１６５０は、回動構造１６１０の下側部分１６１４に取り付けられてもよいモーターＭ１Ｌ １６１８によって駆動されてもよく、右リンクＡＲの第１リンク１６５２は、同じく回動構造１６１０の下側部分１６１４に取り付けられてもよいモーターＭ１Ｒ １６３０によって駆動されてもよい。左リンケージＢＬの第１のリンク１６５４は、回動構造１６１０の上側部分１６１２に取り付けられてもよいモーターＭ２Ｌ １６７２によって駆動されてもよく、右リンケージＢＲの第１のリンク１６５６は、同じく回動構造１６１０の上側部分１６１２に取り付けられてもよいモーターＭ２Ｒ １６７２によって駆動されてもよい。
【0111】
次に図１７Ａ～１７Ｈを参照すると、ロボット１６００の動作が示されている。図１７Ａは、全てのエンドエフェクタが後退した状態を示し、図１７Ｂは、左エンドエフェクタＬＡが伸ばされた状態を示し、図１７Ｃは、右エンドエフェクタＲＡが伸ばされた状態を示し、図１７Ｄは、左及び右エンドエフェクタＬＡ及びＲＡが伸ばされた状態を示し、図１７Ｅは、左エンドエフェクタＬＢが伸ばされた状態を示し、図１７Ｆは、右エンドエフェクタＲＢが伸ばされた状態を示し、図１７Ｇは、左及び右エンドエフェクタＬＢ及びＲＢが伸ばされた状態を示し、図１７Ｈは、全てのエンドエフェクタ（エンドエフェクタＬＡ、ＲＡ、ＬＢ及びＲＢ）が伸ばされた状態を示す。
【0112】
次に図１８Ａ及び図１８Ｂを参照すると、本発明によるロボットの別の実施例が１８００で示されており、以下これをロボット１８００と称する。ロボット１８００は、駆動装置１８０１、ロボットアーム１８０４、及び制御システム１８０６を有してもよい。回動ベースは、ロボットアーム１８０４のリンケージの上方に垂直に延設されてもよく、その場合、駆動ユニット１８０１の駆動シャフト１８２５に連結される回動構造１８１０を形成する。回動構造１８１０は、上側部分１８１２と下側部分１８１４とを備える。ロボット１８００は、左リンケージＡＬの肩プーリー１８１１がロボットアーム１８０４の回動構造１８１０に直接取り付けられていないことを除いて、ロボット１６００と実質的に同じであってもよい。その代わりに、左リンケージＡＬの肩プーリー１８１１は、追加のモーター（モーターＭ３Ｌ）１８０２によって、ロボットアーム１８０４の回動構造１８１０に対して動くようにされてもよい。モーターＭ３Ｌ １８０２は、ロボットアーム１８０４の回動構造１８１０の下側部分１８１４に取り付けられ、モーターＭ１Ｌ １８７２と同軸に配置され得る。そして、同様に、左リンケージＢＬの肩プーリー１８１３は、ロボットアーム１８０４の回動構造１８１０に直接取り付けられていなくてもよい。直接取り付けられる代わりに、左リンケージＢＬの肩プーリー１８１３は、追加のモーターＭ４Ｌ １８１８によって、ロボットアーム１８０４の回動構造１８１０に対して動くようにされてもよい。モーターＭ４Ｌ １８１８は、ロボットアーム１８０４の回動構造１８１０の上側部分１８１２に取り付けられ、モーターＭ２Ｌ １８３１と同軸に配置され得る。
【0113】
モーターＭ１Ｌ １８７２とＭ３Ｌ １８０２を同期させて所望の回転量だけ動かすことにより、左リンケージＡＬ全体を回転させることができる。これは、例えば、左リンケージＡＬのエンドエフェクタ（エンドエフェクタＬＡ）を伸ばす方向を調整するために使用することができる。そしｙｒ、モーターＭ３Ｌ １８０２を停止させたまま、モーターＭ１Ｌ １８７２を用いて左リンケージＡＬの第１リンクを動かすことにより、エンドエフェクタＬＡを、実質的に直線に沿って所定の方向に伸長させることができる。
【0114】
同様に、モーターＭ４Ｌ １８１８及びＭ２Ｌ １８３１を同期して所望の回転量だけ動かすことにより、左リンケージＢＬ全体を回転させることができる。これは、例えば、左リンケージＢＬのエンドエフェクタ（エンドエフェクタＬＢ）を伸ばす方向を調整するために使用することができる。そして、モーターＭ４Ｌ １８１８を停止させたまま、モーターＭ２Ｌ １８３１を用いて左リンケージＢＬの第１リンクを動かすことにより、左エンドエフェクタＬＢを、実質的に直線に沿って所定の方向に伸ばすことができる。
【0115】
モーターＭ３Ｌ １８０２は、エンドエフェクタＬＡ及びＲＡを水平面内で（ある範囲内で）独立に位置決めすることを可能にし得る追加の自由度を提供し得る。水平面内の２つのエンドエフェクタの位置は、４つの独立した座標によって定義されてもよく、従って、２つのエンドエフェクタを独立に位置決めするために、４つの独立に制御される運動軸（自由度）が使用されてもよい。この特定の例では、モーターＭＴ１８５０、Ｍ１Ｌ １８７２、Ｍ３Ｌ １８０２、及びＭ１Ｒ １８３３がこの目的のために利用されてもよい。
【0116】
同様に、モーターＭ２Ｌ １８３１は、エンドエフェクタＬＢ及びＲＢを水平面内で（ある範囲内で）独立に位置決めすることを可能にする追加の自由度を提供してもよい。この場合も、水平面内の２つのエンドエフェクタの位置は、４つの独立した座標によって定義することができ、従って、２つのエンドエフェクタを独立に位置決めするために、４つの独立に制御される運動軸（自由度）を使用することができる。この特定の例では、モーターＭＴ１８５０、Ｍ２Ｌ １８３１、Ｍ４Ｌ １８１８、及びＭ２Ｒ １８７３がこの目的のために利用されてもよい。
【0117】
ロボットアーム１８０４の左右のエンドエフェクタ、例えば、エンドエフェクタＬＡ及びＲＡ、又はエンドエフェクタＬＢ及びＲＢを、所定の水平面内で独立して位置決めする能力は、２つのペイロードが（図１７Ｄのような）一対のワークステーションに同時に送られる場合に、左のエンドエフェクタ（例えばエンドエフェクタＬＡ）上のペイロードの位置ずれを補正し、同時に、右のエンドエフェクタ（例えばエンドエフェクタＲＡ）上のペイロードの位置ずれを補正するために利用されてもよく、便利である。
【0118】
本発明によるロボットの別の実施形態例を図１９Ａ及び図１９Ｂに示し、これを以下、ロボット１９００と称する。ロボット１９００は、右リンケージＡＲの肩プーリーがロボットアーム１９０１の回動構造１９１０に直接取り付けられていないことを除いて、ロボット１８００と実質的に同じであってよい。直接取り付けられる代わりに、右リンケージＡＲの肩プーリーは、追加のモーター（モーターＭ４Ｒ）１９０２によって、ロボットアーム１９０１の回動構造１９１０に対して動くようにされてもよい。モーターＭ４Ｒ １９０２は、ロボットアーム１９０１の回動構造１９１０の上側部分１９１２に取り付けられ、モーターＭ２Ｒ １９７３と同軸に配置され得る。そして、同様に、右リンクＢＲの肩プーリーは、ロボットアーム１９０１の回動構造１９１０に直接取り付けられていなくてもよい。右リンケージＢＲの肩プーリーは、追加のモーター（モーターＭ３Ｒ）１９０４によって、ロボットアーム１９０１の回動構造１９１０に対して動くようにされてもよい。モーターＭ３Ｒ １９０４は、ロボットアーム１９０１の回動構造１９１０の下側部分１９１４に取り付けられ、モーターＭ１Ｒ １９３３と同軸に配置され得る。
【0119】
モーターＭ２Ｒ １９７３とモーターＭ４Ｒ １９０２とを同期させて所望の回転量だけ動かすことにより、右リンケージＡＲ全体を回転させることができる。これは、例えば、右リンケージＡＲのエンドエフェクタ（エンドエフェクタＲＡ）を伸ばす方向を調整するために使用することができる。そして、モーターＭ４Ｒ １９０２を停止させたまま、モーターＭ２Ｒ １９７３を用いて左リンケージＡＲの第１リンクを動かすことにより、右エンドエフェクタＲＡを、実質的に直線に沿って所定の方向に伸ばすことができる。
【0120】
同様に、モーターＭ１Ｒ １９３３及びＭ３Ｒ １９０４を所望の回転量だけ同期して動かすことにより、右リンケージＢＲ全体を回転させることができる。これは、例えば、右リンケージＢＲのエンドエフェクタ（エンドエフェクタＲＢ）を伸ばす方向を調整するために使用することができる。そして、モーターＭ３Ｒ １９０４を停止させたまま、モーターＭ１Ｒ １９３３を用いて左リンケージＢＲの第１リンクを動かすことにより、右エンドエフェクタＲＢを、実質的に直線に沿って所定の方向に伸ばすことができる。
【0121】
ロボットアーム１９０１の左リンケージ及び右リンケージを独立して回転させる能力は、図９Ａ－９Ｌに関して前述したように、（径方向ワークステーション及び非直交非径方向ワークステーションを含む、）ワークステーションの様々な形態、位置、及び向きをサポートするために使用され得る。
【0122】
ロボットアーム１９０１の左右のエンドエフェクタ、例えば、エンドエフェクタＬＡ及びＲＡ、並びにエンドエフェクタＬＢ及びＲＢを、独立して位置決めする能力は、２つのペイロードが（図１７Ｄのような）一対のワークステーションに同時に送られる場合に、左のエンドエフェクタ（例えばエンドエフェクタＬＡ）上のペイロードの位置ずれを補正し、同時に、右のエンドエフェクタ（例えばエンドエフェクタＲＡ）上のペイロードの位置ずれを補正するために利用されてもよく、便利である。またこの能力は、４つのペイロードが同時に搬送される場合（図１７Ｈなど）に、エンドエフェクタＬＡ上のペイロードの位置ずれ、エンドエフェクタＲＡ上のペイロードの位置ずれ、エンドエフェクタＬＢ上のペイロードの位置ずれ、及びエンドエフェクタＲＢ上のペイロードの位置ずれを同時に補正するために利用することができ、便利である。
【0123】
次に図２０を参照すると、ロボットの別の実施形態例が２０００で示されており、これを以下、ロボット２０００と呼ぶ。ロボット２０００は少なくとも１つのアームを有し、各アームは６つのリンケージ（連結構造）と６つのモーターとを有する。各リンケージは、ペイロードを運ぶように構成されるエンドエフェクタを有する。各モーターは、各アームのリンケージの１つを駆動するように構成される。図示されるように、ロボットアーム２００１の回動ベースは、ロボットアーム２００１のリンケージの上方に垂直に延伸され、上側部分２０１２と下側部分２０１４とを有する回動構造２０１０を形成している。この例示的な実施形態において、左リンケージＡＬ１及びＡＬ２、並びに右リンケージＡＲ１及びＡＲ２は、回動構造２０１０の上部分２０１２から吊り下げられてもよく、一方、左リンケージＢＬ１、ＢＬ２、ＢＬ３、ＢＬ４、並びに右リンケージＢＲ １、ＢＲ２、ＢＲ３、ＢＲ４は、回動構造２０１０の下部分２０１４によって支持されてもよい。対応するモーターを使用して、ロボットアーム２００１の各エンドエフェクタ、例えばエンドエフェクタＬＡ、ＬＢ、ＬＣ、ＲＡ、ＲＢ、又はＲＣは、それぞれ独立に、実質的に直線に沿って、ロボットアームの回動構造に対して伸長することができる。
【0124】
次に図２１を参照すると、ロボット２１００の別の実施例は、８つのリンケージを有するアーム２１０２を備えてもよい。各リンケージは、ペイロードを運ぶように構成されるエンドエフェクタを有する。また、８つのモーターが用いられ、各モーターは、リンケージの１つを作動させるように構成されている。対応するモーターを使用して、ロボットアーム２１０２のエンドエフェクタの各々、例えば、エンドエフェクタＬＡ、ＬＢ、ＬＣ、ＬＤ、ＲＡ、ＲＢ、ＲＣ、又はＲＤは、それぞれ独立に、ロボットアーム２１０２の回動構造２１０２に対して実質的に直線に沿った方向に伸ばされることができる。ただし伸ばされる方向は、ロボットアーム２１０２の回動構造２１０２に対して固定された方向である。
【0125】
次に図２２を参照すると、ロボット２２００の別の例示的な実施形態は、アーム２２０２を有してもよい。例示的ロボット２２００は、ロボットアーム２２０２の回動構造２１１０に対するロボットアーム２２０２のエンドエフェクタ、例えば、エンドエフェクタＬＡ、ＬＢ、ＬＣ、ＬＤ、ＲＡ、ＲＢ、ＲＣ、ＲＤの運動方向の調整を提供するために、追加の４つのモーターが利用され得ることを除いて、図２１の例示的ロボット２１００と同じである。図２２の特定の例では、エンドエフェクタＬＡ及びＬＢの運動方向、エンドエフェクタＬＣ及びＬＤの運動方向、エンドエフェクタＲＡ及びＲＢの運動方向、ならびにエンドエフェクタＲＣ及びＲＤの運動方向は、独立して調整され得る。
【0126】
次に図２３を参照すると、ロボット２３００の別の例示的な実施形態は、回動構造２３０１に結合された２つのアームを有してもよい。ロボット２３００では、それぞれロボットアーム２３０６、２３０８を有する２つの駆動ユニット２３０２、２３０４が利用されてもよい。特に、第１（下側）ロボットアーム２３０８を有する第１（下側）駆動ユニット２３０４は、上向きの配置で使用されてもよく、第２（上側）ロボットアーム２３０６を有する第２（上側）駆動ユニット２３０２は、第１（下側）ロボットアーム２３０８を有する第１（下側）駆動ユニット２３０４の上方に倒立した配置で使用されてもよい。
【0127】
各ロボットアーム（第１（下側）ロボットアーム２３０８及び第２（上側）ロボットアーム２３０６）は、それぞれ単一のエンドエフェクタを有する２つのリンケージを有することを特徴とする。ただし、実施形態によっては任意の適切な数のリンケージ及びエフェクタを使用してもよい。一例として、上側ロボットアーム２３０６は、エンドエフェクタＬＡ及びＲＡを有する２つのリンケージを備えることを特徴としてもよく、下側ロボットアーム２３０８は、エンドエフェクタＬＢ、ＬＣ、ＲＢ、ＲＣを有する４つのリンケージを備えることを特徴としてもよい。別の例として、上側ロボットアーム２３０６は、それぞれエンドエフェクタＬＡ、ＬＢ、ＲＡ、ＲＢを有する４つのリンケージを備えることを特徴とすることができ、下側ロボットアーム２３０８は、エンドエフェクタＬＣ、ＬＤ、ＲＣ、ＲＤを有する４つのリンケージを備えることを特徴としてもよい。
【0128】
図２４Ａ～２９Ｊを参照すると、ロボットの例示的な実施形態が更に開示されている。図２４Ａ及び２４Ｂにおいて、ロボット２４００は、駆動ユニット２４０９と、回動ベース２４１０上のロボットアーム２４０２とを有する。ロボットアーム２４０２は、ロボットアーム２４０２の連結構造（リンケージ）を支持する梁状構造を形成するように、横方向に伸びるようにされてもよい。この梁状構造は、リンケージを駆動するモーターを収容してもよい。ロボット２４００は、図４Ａ及び図４Ｂを参照して説明した例示的な実施形態と同様の機能を提供することができる。
【0129】
図２５Ａ及び２５Ｂにおいて、ロボット２５００は、駆動ユニット２５０９と、回動ベース２５１０上のロボットアーム２５０２とを有する。ロボット２５００は、図６Ａ及び図６Ｂを参照して説明した例示的な実施形態と同様の機能を提供することができる。
【0130】
図２６Ａ及び２６Ｂにおいて、ロボット２６００は、回動ベース２６１０上のロボットアーム２６０２を有する駆動ユニット２６０９を備える。ロボット２６００の例は、図７を参照して説明した例示的な実施形態と同様の機能を提供することができる。
【0131】
図２７Ａ及び２７Ｂにおいて、ロボット２７００は、回動ベース２７１０上のロボットアーム２７０２を有する駆動ユニット２７０９を備える。例示的ロボット２７００は、図１１を参照して説明した例示的な実施形態と同様の機能を提供することができる。
【0132】
図２８Ａ及び２８Ｂにおいて、ロボット２８００は、ロボットアーム２８０２を有する回動ベース２８１０が搭載された駆動ユニット２８０９を備える。ロボット２８００の例は、図１４を参照して説明した例示的な実施形態と同様の機能を提供することができる。
【0133】
図２９Ａ－２９Ｉにおいて、ロボット２９００は、ロボットアーム２９０２を有する回動ベース２９１０が搭載された駆動ユニット２９０９を備える。例示的ロボット２９００は、図１５を参照して説明した例示的な実施形態と同様の機能を提供することができる。
【0134】
加えて、図２９Ａ－２９Ｉの例示的な実施形態において、本発明によるロボット２９００は、実質的に径方向の経路に沿って、径方向のワークステーションにアクセスすることが可能であってもよい。例えば、図２９Ｂ及び図２９Ｃに図解的に示されるように、右リンケージＡと右リンケージＢの延在方向が実質的に径方向となるように、回動梁状構造、右リンケージＡ及び右リンケージＢを径方向ステーションの前に位置させるように回動させることができる。これらの図において、図２９Ｂは、水平方向に並んだ直交ワークステーションへのアクセスに適した初期位置にあるロボットアーム２９０２を示し、図２９Ｃは、右リンケージＡ及び右リンケージＢが径方向に伸縮できるように位置が調整されたロボットアーム２９０２を示す。
【0135】
一例の動作では、ロボット２９００は、左ワークステーションと右ワークステーションとの間でペイロードを移送することもできる。例えば、図２９Ｄ－２９Ｆに図式的に示されるように、左リンケージＡ、左リンケージＢ、右リンケージＡ、及び右リンケージＢの絶対的な向きを一定に保ちながら、回動梁状構造体を１８０度回転させることにより、左リンケージＡ及び左リンケージＢを左側から右側に再配置することができ、同時に、右リンケージＡ及び右リンケージＢを右側から左側に再配置することができる。図２９Ｄは、ロボットアーム２９０２が初期位置２９５０にある様子を示す。この状態において、左リンケージＡ及び左リンケージＢは左ワークステーションにアクセスするように位置決めされ、右リンケージＡ及び右リンケージＢは右ワークステーションにアクセスするように位置決めされている図２９Ｅは、ロボットアーム２９０２が中間位置２９５２にある様子を示す。この状態において、回動梁状構造体は、その初めの向きから９０度回転している図２９Ｆは、ロボットアーム２９０２が最終位置２９５４にある様子を示す。この状態において、左リンケージＡ及び左リンケージＢは右ワークステーションにアクセスするように位置決めされ、右リンケージＡ及び右リンケージＢは左ワークステーションにアクセスするように位置決めされている。
【0136】
別の動作例として、ロボットアーム２９０２の同じ再配置を、図２９Ｇ－２９Ｉに図式的に示されているような形で行うこともできる。すなわち、左リンケージＡ及び左リンケージＢを回動梁状構造体に対していずれかの方向に１８０度回転させると共に、右リンケージＡ及び右リンケージＢも回動梁状構造体に対していずれかの方向に１８０度回転させ、更に回動梁状構造体をいずれかの方向に１８０度回転させることによって、同じ再配置を達成することができる。図２９Ｇは、ロボットアーム２９０２が初期位置２９６０にある様子を示す。この状態において、左リンケージＡ及び左リンケージＢは左ワークステーションにアクセスするように位置決めされ、右リンケージＡ及び右リンケージＢは右ワークステーションにアクセスするように位置決めされている図２９Ｈは、ロボットアーム２９０２が中間位置２９５２にある様子を示す。この状態において、左リンケージＡ及び左リンケージＢは回動梁状構造体に対して１８０度回転し、右リンケージＡ及び右リンケージＢも回動梁状構造体に対して１８０度回転している図２９Ｉは、ロボットアーム２９０２が最終位置２９６４にある様子を示す。この状態において、左リンケージＡ及び左リンケージＢは右ワークステーションにアクセスするように位置しており、右リンケージＡ及び右リンケージＢは左ワークステーションにアクセスするように位置している。
【0137】
図２４Ａ～２９Ｉに示す例示のロボットのリンケージ（連結構造体）は、直列３リンク機構に基づいている。例えば、各リンケージが、回転関節を介して直列に接続されたリンク１（上腕）、リンク２（前腕）及びリンク３（手首）から構成される機構に基づいている。あるいは、例示した実施形態のいずれかのリンケージは、直列２リンク機構に基づいていてもよい。
【0138】
次に図３０を参照すると、直列２リンク機構に基づくリンケージの一例が一般に３０００で示されており、以下これをリンケージ３０００と呼ぶ。リンケージ３０００は、回転関節（肩関節）３００５を介してロボットアーム３００４の回動構造（回動ベース、回動構造の上側、回動構造の下側、又は前述した回動梁状構造など）に結合されたリンク１（上腕）３００２と、別の回転関節（肘関節）３００６を介してリンク１ ３００２に結合されたリンク２（前腕）３００８とを有してもよい。リンク２ ３００８は、ペイロードを受容するように構成されたエンドエフェクタ３０１０を支持してもよい。
【0139】
リンク３０００のリンク１ ３００２は、ロボットアームの回動構造に取り付けられたアクチュエータ、例えば電動モーターＭ１ ３０１２によって駆動されてもよい。リンク３０００のリンク２ ３００８は、ロボットアームの回動構造に取り付けられた別のアクチュエータ、例えば電気モーターＭ２ ３０１６とリンク２ ３００８との間の伝達機構３０１４を通じて駆動されてもよい。一例として、伝達機構は、モーターＭ２ ３０１６に結合された肩プーリー３０１８、リンク２に取り付けられた肘プーリー３０２０、及び２つのプーリー間のベルト、バンド、又はケーブル３０２２を含んでもよい。
【0140】
次に図３１を参照すると、直列２リンク機構に基づくリンケージの別の例が３１００で一般的に示されており、以下これを、リンケージ３１００と呼ぶ。リンケージ３１００は、回転関節（肩関節）３１０６を介してロボットアームの回動構造３１０４に結合されたリンク１（上腕）３１０２と、回転関節（肘関節Ａ）３１１０を介してリンク１ ３１０２に結合されたリンク２Ａ（前腕Ａ）３１０８と、別の回転関節（肘関節Ｂ）３１１４を介してリンク１ ３１０２に結合されたリンク２Ｂ（前腕Ｂ）３１１２とを有してもよい。リンク２Ａ及びリンク２Ｂはそれぞれ、ペイロードを受容するように構成されたエンドエフェクタ３１１６、３１１８を支持してもよい。
【0141】
リンケージ３１００のリンク１ ３１０２は、ロボットアームの回動構造に取り付けられたアクチュエータ、例えば電動モーターＭ１ ３１２０によって駆動されてもよい。リンケージ３１００のリンク２ ３１０８は、ロボットアームの回動構造に取り付けられた別のアクチュエータ、例えば電気モーターＭ２ ３１２２とリンク２ ３１０８との間の伝達機構を介して駆動されもよい。一例として、伝達機構は、モーターＭ２ ３１２２に結合された肩プーリーＡ、リンク２Ａに取り付けられた肘プーリーＡ、及び２つのプーリー間のベルト、バンド、又はケーブルを含んでもよい。同様に、リンク３１００のリンク２Ｂ ３１１２は、ロボットアームの回動構造に取り付けられたさらに別のアクチュエータ、例えば電動モーターＭ３ ３１２４とリンク２Ｂ ３１１２との間の伝達機構を介して駆動されてもよい。一例として、伝達機構は、モーターＭ３ ３１２４に結合された肩プーリー３１２６、リンク２Ｂ ３１１２に取り付けられた肘プーリー３１２８、及び２つのプーリー間のベルト、バンド、又はケーブル３１３０を含んでもよい。
【0142】
次に図３２を参照すると、２つのリンケージを有するシステムが一般的に３２００で示されており、以下これをシステム３２００と呼ぶ。リンケージの各々は、直列２リンク機構に基づいており、リンケージＡ及びリンケージＢを有してもよい。リンケージＡは、回転関節（肩関節Ａ）３２０６を介してロボットアームの回動構造３２０４（回動ベース、回動構造の上部、回動構造の下部、又は前述の回動梁状構造など）に結合されたリンク１Ａ（上腕Ａ）３２０２と、別の回転関節（肘関節Ａ）３２１０を介してリンク１Ａ ３２０２に結合されたリンク２Ａ（前腕Ａ）３２０８とを有してもよい。リンク２Ａ ３２０８は、ペイロードを受容するように構成されたエンドエフェクタ（エンドエフェクタＡ）３２１２を支持してもよい。図３２に示すように、肘関節Ａ ３２１０からエンドエフェクタＡ ３２１２の中心までを測った長さであるリンク２Ａ ３２０８の有効長は、リンク１Ａ ３２０２の関節間有効長と実質的に等しくてもよい。あるいは、肘関節Ａ ３２１０からエンドエフェクタＡ ３２１２の中心までの長さであるリンク２Ａ ３２０８の有効長は、リンク１Ａ ３２０２の関節間有効長より短いか、又は長くてもよい。
【0143】
リンク１Ａ ３２０２は、ロボットアームの回動構造３２０４に取り付けられたアクチュエータ、例えば電気モーターＭ１ ３２１４によって駆動されてもよい。リンク２Ａ ３２０８の運動は、ロボットアームの回動構造とリンク２Ａとの間の伝達機構３２１６を通じて拘束されてもよい。この伝達機構３２１６は、リンク１Ａがロボットアームの回動構造に対して回動するときに、エンドエフェクタＡの中心が実質的に直線に沿って移動するように構成されてもよい。一例として、伝達機構３２１６は、リンク１Ａに取り付けられた肩プーリーＡ ３２１８と、リンク２Ａに取り付けられた肘プーリーＡ ３２２０と、２つのプーリー間のベルト、バンド、又はケーブルとを含んでもよい。リンク２Ａの長さ（肘関節ＡからエンドエフェクタＡの中心までの長さ）とリンク１Ａの関節間長が実質的に等しい例を考えると、２つのプーリーは実質的に円形のプロファイルを有していてもよく、肩プーリーＡの有効半径は肘プーリーＡの有効半径の２倍であってもよい。あるいは、リンク１Ａ及び２Ａの長さは等しくない場合、プーリーの少なくとも１つ、例えば肩プーリーＡは、参照により上記に組み込まれた米国特許及び特許公報に記載されているように、非円形プロファイルを有することを特徴としてもよい。
【0144】
リンケージＢは、回転関節（肩関節Ｂ）を介してロボットアームの回動構造に結合されたリンク１Ｂ（上腕Ｂ）３２２２と、別の回転関節（肘関節Ｂ）を介してリンク１Ｂ ３２２２に結合されたリンク２Ｂ（前腕Ｂ）３２２４とを有してもよい。リンク２Ｂ ３２２４は、ペイロードを受容するように構成されたエンドエフェクタ（エンドエフェクタＢ）３２２６を支持してもよい。図３２に示すように、肘関節ＢからエンドエフェクタＢの中心３２２６までを測った長さであるリンク２Ｂ ３２２４の長さは、リンク１Ｂ ３２２２の関節間長に実質的に等しくてもよい。あるいは、肘関節ＢからエンドエフェクタＢの中心３２２６までの長さであるリンク２Ｂの長さ３２２４は、リンク１Ｂの関節間長３２２２より短いか、又は長くてもよい。
【0145】
リンク１Ｂ ３２２２は、ロボットアームの回動構造３２０４に取り付けられたアクチュエータ、例えば電気モーターＭ２ ３２２８によって駆動されてもよい。リンク２Ｂの運動は、ロボットアームの回動構造とリンク２Ｂとの間の伝達機構を通じて拘束されてもよい。この伝達機構は、リンク１Ｂがロボットアームの回動構造３２０４に対して回動するときに、エンドエフェクタＢの中心３２２６が実質的に直線に沿って移動するように構成されてもよい。一例として、この伝達機構は、リンク１Ｂ ３２２２に取り付けられた肩プーリーＢ ３２３０と、リンク２Ｂ ３２２４に取り付けられた肘プーリーＢ ３２３２と、２つのプーリー間のベルト、バンド、又はケーブル３２３４とを含んでもよい。リンク２Ｂの長さ３２２４（肘関節ＢからエンドエフェクタＢの中心までを測定した長さ）とリンク１Ｂの関節間長３２２２が実質的に等しい例を考えると、２つのプーリーは実質的に円形のプロファイルを有し、肩プーリーＢの有効半径は肘プーリーＢの有効半径の２倍であってもよい。あるいは、リンク１Ｂと２Ｂの長さが等しくない場合、プーリーの少なくとも１つ、例えば肩プーリーＢは、上の例と同様に、非円形プロファイルを有することを特徴としてもよい。
【0146】
次に図３３を参照すると、システム３３００と呼ばれる別の例示的実施形態は、それぞれが直列２リンク機構に基づく２つのリンクのシステムを有することを特徴とする。システム３３００は、肩プーリーＡ ３２１８及び肩プーリーＢ ３２３０がロボットアームの回動構造３３０４に取り付けられていないことを除いて、システム３２００と実質的に同じである。この実施形態において、肩プーリーＡ及びＢは、回動構造３３０４に取り付けられる代わりに、ロボットアームの回動構造３３０４に連結されたモーターＭ３ ３３０２のようなアクチュエータに連結される。この追加の自由度は、リンク１Ａ ３２０２及びリンク２Ａ ３２０８がそれぞれロボットアームの回動構造に対して回転するときに起こり得る、エンドエフェクタＡの中心３２１２及びエンドエフェクタＢの中心３２２６の実質的に直線的な運動の方向を調整するために、使用され得る。
【0147】
図３０～３３では、第２のリンク（リンク２、リンク２Ａ、又はリンク２Ｂなど）は、第１のリンク（リンク１、リンク１Ａ、又はリンク２Ｂなど）の上に示されている。しかし、例えば、第２のリンク（リンク２、リンク２Ａ、又はリンク２Ｂなど）が第１のリンク（リンク１、リンク１Ａ、又はリンク２Ｂなど）の下側に位置するように、連結を反転させることができる。このような反転リンク構成は、例えば、リンクがロボットアームの回動構造の上側から吊り下げられている場合に利用することができる。
【0148】
別の例示的な実施形態では、ロボットアームの回動構造（回動ベース、回動構造の上側、回動構造の下側、又は先に説明した回動梁状構造など）は、ロボットアームの１つ又は複数のリンケージの鉛直方向の高さを調整するように構成される、１つ又は複数のＺ軸（垂直リフト）機構を有してもよい。これは、例えば、異なる鉛直方向高を有する積み重ね構成のステーションと、実質的に同じ鉛直方向高に横並びに設置され得る構成のステーションとにアクセスするために使用するのに便利であろう。
【0149】
上記の例示的実施形態では、回転カップリングはロボット駆動ユニットの下側に示されている。しかしながら、図３４に描かれているように、図３６に関して説明した例示的な回転カップリング３７００のような回転カップリングは、駆動ユニットの上側に配置されてもよい。これにより、ロボットアーム内の密閉空間の完全性を損なうことなく、ロボットアームの便利な分離（取り外し、交換など）を可能にすることができる。ロボットアームが分離されるとき、回転カップリング３７００の上部はロボットアームに取り付けられたままでもよく、回転カップリングの下部はロボットの駆動ユニットに取り付けられたままでもよい。
【0150】
動かない駆動ユニットを有する例示的なロボットに関して特徴を説明してきたが、これらの特徴は、トラバース駆動ユニットのような可動駆動ユニットを有するロボットに拡張することができる。トラバース駆動装置については、例えば米国特許第１０，４２４，４９８号及び同第１０，７４２，０７０号、並びに米国特許公開第２２０／０２６２６６０号に記載されており、これらは参照によりその全体が本明細書に組み込まれる。
【0151】
上記の例示的な実施形態の一部として単一のＺ軸機構を有する駆動ユニットが示されているが、任意の数のＺ軸機構が使用されてもよい。Ｚ軸機構を使用しない実施形態が存在してもよい。上記の例示的な実施形態は、ボールねじを経由して回転モーターによって作動するＺ軸を伴って描かれている。しかし、リンク機構またはリニアモータなどの任意の他の適切な構成が使用されてもよい。またＺ軸の構成はこれらに限定されない。
【0152】
本書の図に示されているベアリング（軸受）、ベアリングの構成、およびベアリングの位置は、説明のためだけのものであり、その目的は、個々の部品が一般的に互いに対してどのように制約され得るかを伝えることであり、単なる例示であることに留意されたい。ベアリング、ベアリングの構成及びベアリングの位置は、任意の適切なものを使用することができる。
【0153】
制御システムの様々な構成要素間の通信手段として通信ネットワークを説明したが、無線ネットワークやポイントツーポイントバスなど、マスターコントローラと制御モジュール間の任意の他の適切な通信手段を利用することができる。
【0154】
ある例示的実施形態において、装置は、駆動部と、可動アームと、前記駆動部に接続されるマスターコントローラとを備え、
前記可動アームは、前記駆動部に回動可能に接続されるベースと、第１のリンケージと、第２のリンケージとを備え、
前記第１のリンケージは、
第１の回転関節において前記ベース上で回動可能な第１のリンクと、
第２の回転関節において前記第１のリンクに連結される第２のリンクと、
第３の回転関節において前記第２のリンクに連結される第３のリンクであって、第１のペイロードを運ぶように構成される第１のエンドエフェクタを有する第３のリンクと、
を備え、
前記第２のリンケージは、
第４の回転関節において前記ベース上で回動可能な第４のリンクと、
第５の回転関節において前記第４のリンクに連結される第５のリンクと、
第６の回転関節において前記第５のリンクに連結される第６のリンクであって、第２のペイロードを運ぶように構成される第２のエンドエフェクタを有する第６のリンクと、
を備え、
前記マスターコントローラは、前記可動アーム及び前記ベースの前記駆動部に対する動作の協調を制御するように構成され、
前記第１の回転関節は第１の肩プーリーを有し、前記第４の回転関節は第２の肩プーリーを有し、前記第１の肩プーリーと前記第２の肩プーリーは硬性の支柱を介して前記ベースに連結され、
前記第１のリンクは、前記ベースに取り付けられた第１のアクチュエータによって、前記第１の回転関節を中心に回動可能であり、
前記第４のリンクは、前記ベースに取り付けられた第２のアクチュエータによって、前記第４の回転関節を中心に回動可能である。
前記可動アームは、前記駆動部に回動可能に接続されるベースと、第１のリンケージと、第２のリンケージとを備え、
前記第１のリンケージは、
第１の回転関節において前記ベース上で回動可能な第１のリンクと、
第２の回転関節において前記第１のリンクに連結される第２のリンクと、
第３の回転関節において前記第２のリンクに連結される第３のリンクであって、第１のペイロードを運ぶように構成される第１のエンドエフェクタを有する第３のリンクと、
を備え、
前記第２のリンケージは、
第４の回転関節において前記ベース上で回動可能な第４のリンクと、
第５の回転関節において前記第４のリンクに連結される第５のリンクと、
第６の回転関節において前記第５のリンクに連結される第６のリンクであって、第２のペイロードを運ぶように構成される第２のエンドエフェクタを有する第６のリンクと、
を備え、
前記マスターコントローラは、前記可動アーム及び前記ベースの前記駆動部に対する動作の協調を制御するように構成され、
前記第１の回転関節は第１の肩プーリーを有し、前記第４の回転関節は第２の肩プーリーを有し、前記第１の肩プーリーと前記第２の肩プーリーは硬性の支柱を介して前記ベースに連結され、
前記第１のリンクは、前記ベースに取り付けられた第１のアクチュエータによって、前記第１の回転関節を中心に回動可能であり、
前記第４のリンクは、前記ベースに取り付けられた第２のアクチュエータによって、前記第４の回転関節を中心に回動可能である。
【0155】
前記駆動部は、前記駆動部上で前記ベースの回動を生じさせるように構成されるメインアクチュエータを有してもよい。前記第１の肩プーリー、前記第１のアクチュエータ、前記第２の肩プーリー、及び前記第２のアクチュエータは、同軸に配置されてもよい。前記第１の肩プーリーと前記第１のアクチュエータとは同軸に配置され、前記第２の肩プーリーと前記第２のアクチュエータとの同軸配置からオフセットされていてもよい。前記第２のリンケージの前記第４のリンクと前記第５のリンクは、前記第１のリンケージに入れ子式に配置されてもよい。前記第１のリンクの長さは、前記第４のリンクの長さと等しくなくてもよい。前記第１のリンクの長さは、前記第４のリンクの長さと等しくてもよい。前記第６のリンクは、前記第２のエンドエフェクタを前記第３のリンクの上方に上昇させるブリッジを有してもよい。前記装置は、前記ベースと前記駆動部との間にサーマルカップリングを備えてもよい。前記装置は、前記ベースと前記駆動部との間で電力信号及び通信信号のうちの１つ以上を伝送するように構成されるカップリングを備えてもよい。前記マスターコントローラは、前記可動アーム及び前記駆動部の少なくとも一方に配置される少なくとも１つのサブコントローラと通信してもよい。
【0156】
別の例示的実施形態において、装置は、駆動部と、第１の可動アームとを備え、
前記第１の可動アームは、前記駆動部に回動可能に接続されるベースと、第１のリンケージと、第２のリンケージとを備え、
前記第１のリンケージは、
第１の回転関節において前記ベース上で回動可能な第１のリンクと、
第２の回転関節において前記第１のリンクに連結される第２のリンクと、
第３の回転関節において前記第２のリンクに連結される第３のリンクであって、第１のペイロードを運ぶように構成される第１のエンドエフェクタを有する第３のリンクと、
を備え、
前記第２のリンケージは、
第４の回転関節において前記ベース上で回動可能な第４のリンクと、
第５の回転関節において前記第４のリンクに連結される第５のリンクと、
第６の回転関節において前記第５のリンクに連結される第６のリンクであって、第２のペイロードを運ぶように構成される第２のエンドエフェクタを有する第６のリンクと、
を備える。
前記装置はまた、前記駆動部に接続されるマスターコントローラを備える。前記マスターコントローラは、前記第１の可動アーム及び前記ベースの前記駆動部に対する動作の協調を制御するように構成される。前記第１の回転関節は第１の肩プーリーを有し、前記第４の回転関節は第２の肩プーリーを有し、前記第１の肩プーリー及び前記第２の肩プーリーは前記ベースに回動可能に連結され、それぞれ独立に動かされることができる。前記第１のリンクは、前記ベースに取り付けられた第１のアクチュエータによって、前記第１の回転関節を中心に回動可能である。前記第４のリンクは、前記ベースに取り付けられた第２のアクチュエータによって、前記第４の回転関節を中心に回動可能である。前記第１の肩プーリー及び前記第２の肩プーリーは、前記ベースに取り付けられた第３のアクチュエータによって、それぞれ独立に動かされることができる。
前記第１の可動アームは、前記駆動部に回動可能に接続されるベースと、第１のリンケージと、第２のリンケージとを備え、
前記第１のリンケージは、
第１の回転関節において前記ベース上で回動可能な第１のリンクと、
第２の回転関節において前記第１のリンクに連結される第２のリンクと、
第３の回転関節において前記第２のリンクに連結される第３のリンクであって、第１のペイロードを運ぶように構成される第１のエンドエフェクタを有する第３のリンクと、
を備え、
前記第２のリンケージは、
第４の回転関節において前記ベース上で回動可能な第４のリンクと、
第５の回転関節において前記第４のリンクに連結される第５のリンクと、
第６の回転関節において前記第５のリンクに連結される第６のリンクであって、第２のペイロードを運ぶように構成される第２のエンドエフェクタを有する第６のリンクと、
を備える。
前記装置はまた、前記駆動部に接続されるマスターコントローラを備える。前記マスターコントローラは、前記第１の可動アーム及び前記ベースの前記駆動部に対する動作の協調を制御するように構成される。前記第１の回転関節は第１の肩プーリーを有し、前記第４の回転関節は第２の肩プーリーを有し、前記第１の肩プーリー及び前記第２の肩プーリーは前記ベースに回動可能に連結され、それぞれ独立に動かされることができる。前記第１のリンクは、前記ベースに取り付けられた第１のアクチュエータによって、前記第１の回転関節を中心に回動可能である。前記第４のリンクは、前記ベースに取り付けられた第２のアクチュエータによって、前記第４の回転関節を中心に回動可能である。前記第１の肩プーリー及び前記第２の肩プーリーは、前記ベースに取り付けられた第３のアクチュエータによって、それぞれ独立に動かされることができる。
【0157】
前記第１のアクチュエータ、前記第２のアクチュエータ、及び前記第３のアクチュエータは、同軸上に配置されてもよい。前記第３のアクチュエータは、前記第１のエンドエフェクタと前記第２のエンドエフェクタとを独立して位置決めできるように構成されてもよい。前記装置は、前記駆動部上で前記ベースの回動を生じさせるように構成されるメインアクチュエータと、前記ベースに取り付けられた第４のアクチュエータとを備えてもよく、前記メインアクチュエータ、前記第１のアクチュエータ、前記第２のアクチュエータ、及び前記第４のアクチュエータは、前記第１のエンドエフェクタ及び前記第２のエンドエフェクタを独立に位置決めするための４つの独立に制御される運動軸を提供するように構成される。前記装置は、更に第２の可動アームを備えてもよく、前記第２の可動アームは、複数のリンクを有する第３のリンケージと、複数のリンクを有する第４のリンケージとを備え、前記第３のリンケージ及び前記第４のリンケージはそれぞれ、第３の肩プーリー又は第４の肩プーリーによって前記ベースに連結され、前記第３の肩プーリー及び前記第４の肩プーリーは、硬性の支柱を介して前記ベースに連結される。
【0158】
別の例示的実施形態において、装置は、駆動部と、可動アームと、前記駆動部に接続されるマスターコントローラとを備え、
前記可動アームは、
前記駆動部に回動可能に接続され、上側部分及び下側部分を有するベースと、
第１の回転関節において前記ベースの前記下側部分上で回転可能な少なくとも１つの第１のリンクを有し、第１のペイロードを運ぶように構成される、第１のリンケージと、
第２の回転関節において前記ベースの前記上側部分上で回転可能な少なくとも１つの第２のリンクを有し、第２のペイロードを運ぶように構成される、第２のリンケージと、
を備え、
前記マスターコントローラは、前記ベースと前記第１のリンケージと前記第２のリンケージと前記第３のリンケージと第４のリンケージの前記駆動部に対する動作の協調を制御するように構成され、
前記第１のリンクは、第１のアクチュエータによって、前記下側部分に取り付けられた第１の肩プーリーを通じて回転可能であり、前記第２のリンクは、第２のアクチュエータによって、前記上側部分に取り付けられた第２の肩プーリーを通じて回転可能である。
前記可動アームは、
前記駆動部に回動可能に接続され、上側部分及び下側部分を有するベースと、
第１の回転関節において前記ベースの前記下側部分上で回転可能な少なくとも１つの第１のリンクを有し、第１のペイロードを運ぶように構成される、第１のリンケージと、
第２の回転関節において前記ベースの前記上側部分上で回転可能な少なくとも１つの第２のリンクを有し、第２のペイロードを運ぶように構成される、第２のリンケージと、
を備え、
前記マスターコントローラは、前記ベースと前記第１のリンケージと前記第２のリンケージと前記第３のリンケージと第４のリンケージの前記駆動部に対する動作の協調を制御するように構成され、
前記第１のリンクは、第１のアクチュエータによって、前記下側部分に取り付けられた第１の肩プーリーを通じて回転可能であり、前記第２のリンクは、第２のアクチュエータによって、前記上側部分に取り付けられた第２の肩プーリーを通じて回転可能である。
【0159】
前記装置は更に、
第３の回転関節において前記ベースの前記下側部分上で回転可能な少なくとも１つの第３のリンクを有し、第３のペイロードを運ぶように構成される、第３のリンケージと、
第４の回転関節において前記ベースの前記上側部分上で回転可能な少なくとも１つの第４のリンクを有し、第４のペイロードを運ぶように構成される、第４のリンケージと、
を備えてもよい。前記第３のリンクは、前記下側部分に取り付けられた第３のプーリーを通じて第３のアクチュエータによって回動可能であってもよく、前記第４のリンクは、前記上側部分に取り付けられた肩プーリーを通じて第４のアクチュエータによって回動可能であってもよい。前記マスターコントローラは、前記ベースと前記第１のリンケージと前記第２のリンケージと前記第３のリンケージと第４のリンケージの前記駆動部に対する動作の協調を制御するように構成されてもよい。
第３の回転関節において前記ベースの前記下側部分上で回転可能な少なくとも１つの第３のリンクを有し、第３のペイロードを運ぶように構成される、第３のリンケージと、
第４の回転関節において前記ベースの前記上側部分上で回転可能な少なくとも１つの第４のリンクを有し、第４のペイロードを運ぶように構成される、第４のリンケージと、
を備えてもよい。前記第３のリンクは、前記下側部分に取り付けられた第３のプーリーを通じて第３のアクチュエータによって回動可能であってもよく、前記第４のリンクは、前記上側部分に取り付けられた肩プーリーを通じて第４のアクチュエータによって回動可能であってもよい。前記マスターコントローラは、前記ベースと前記第１のリンケージと前記第２のリンケージと前記第３のリンケージと第４のリンケージの前記駆動部に対する動作の協調を制御するように構成されてもよい。
【0160】
別の例示的実施形態において、装置は、駆動部と、可動アームと、前記駆動部に接続されるマスターコントローラとを備え、
前記可動アームは、
前記駆動部に回動可能に接続され、上側部分及び下側部分を有するベースと、
第１の回転関節において前記ベースの前記下側部分上で回転可能な少なくとも１つの第１のリンクを有し、第１のペイロードを運ぶように構成される、第１のリンケージと、
第２の回転関節において前記ベースの前記上側部分上で回転可能な少なくとも１つの第２のリンクを有し、第２のペイロードを運ぶように構成される、第２のリンケージと、
第３の回転関節において前記ベースの前記下側部分上で回転可能な少なくとも１つの第３のリンクを有し、第３のペイロードを運ぶように構成される、第３のリンケージと、
第４の回転関節において前記ベースの前記上側部分上で回転可能な少なくとも１つの第４のリンクを有し、第４のペイロードを運ぶように構成される、第４のリンケージと、
を備え、
前記第１のリンクは、第１のアクチュエータによって、また第１の肩プーリーを通じて、前記下側部分上で回動可能であり、前記第１の肩プーリーは第２のアクチュエータによっては前記下側部分に取り付けられておらず、
前記第２のリンクは、第３のアクチュエータによって、また第２の肩プーリーを通じて、前記上側部分上で回動可能であり、前記第２の肩プーリーは第４のアクチュエータによっては前記上側部分に取り付けられておらず、
前記第３のリンクは、第５のアクチュエータによって、また前記下側部分に取り付けられた第３の肩プーリーを通じて、前記下側部分上で回動可能であり、
前記第４のリンクは、第６のアクチュエータによって、また前記上側部分に取り付けられた第４の肩プーリーを通じて、前記上側部分上で回動可能であり、
前記マスターコントローラは、前記ベースと前記第１のリンケージと前記第２のリンケージと前記第３のリンケージと第４のリンケージの前記駆動部に対する動作の協調を制御するように構成され、
前記第１のアクチュエータ、前記第２のアクチュエータ、前記第３のアクチュエータ、前記第４のアクチュエータ、前記第５のアクチュエータ、及び前記第６のアクチュエータは、前記ベースに取り付けられている。
前記可動アームは、
前記駆動部に回動可能に接続され、上側部分及び下側部分を有するベースと、
第１の回転関節において前記ベースの前記下側部分上で回転可能な少なくとも１つの第１のリンクを有し、第１のペイロードを運ぶように構成される、第１のリンケージと、
第２の回転関節において前記ベースの前記上側部分上で回転可能な少なくとも１つの第２のリンクを有し、第２のペイロードを運ぶように構成される、第２のリンケージと、
第３の回転関節において前記ベースの前記下側部分上で回転可能な少なくとも１つの第３のリンクを有し、第３のペイロードを運ぶように構成される、第３のリンケージと、
第４の回転関節において前記ベースの前記上側部分上で回転可能な少なくとも１つの第４のリンクを有し、第４のペイロードを運ぶように構成される、第４のリンケージと、
を備え、
前記第１のリンクは、第１のアクチュエータによって、また第１の肩プーリーを通じて、前記下側部分上で回動可能であり、前記第１の肩プーリーは第２のアクチュエータによっては前記下側部分に取り付けられておらず、
前記第２のリンクは、第３のアクチュエータによって、また第２の肩プーリーを通じて、前記上側部分上で回動可能であり、前記第２の肩プーリーは第４のアクチュエータによっては前記上側部分に取り付けられておらず、
前記第３のリンクは、第５のアクチュエータによって、また前記下側部分に取り付けられた第３の肩プーリーを通じて、前記下側部分上で回動可能であり、
前記第４のリンクは、第６のアクチュエータによって、また前記上側部分に取り付けられた第４の肩プーリーを通じて、前記上側部分上で回動可能であり、
前記マスターコントローラは、前記ベースと前記第１のリンケージと前記第２のリンケージと前記第３のリンケージと第４のリンケージの前記駆動部に対する動作の協調を制御するように構成され、
前記第１のアクチュエータ、前記第２のアクチュエータ、前記第３のアクチュエータ、前記第４のアクチュエータ、前記第５のアクチュエータ、及び前記第６のアクチュエータは、前記ベースに取り付けられている。
【0161】
前記第１のアクチュエータと、前記第３のアクチュエータと、前記第５のアクチュエータとは、前記ベースの前記下側部分に取り付けられてもよく、前記第２のアクチュエータと、前記第４のアクチュエータと、前記第６のアクチュエータは、前記ベースの前記上側部分に取り付けられてもよい。前記第１のペイロードを運ぶ前記少なくとも１つの第１のリンク及び前記第２のペイロードを運ぶ前記少なくとも１つの第２のリンクの少なくとも一方が伸長可能な方向を調整するために、前記第１のアクチュエータ及び前記第２のアクチュエータを同期して動かすことにより、前記第１のリンケージ及び前記第２のリンケージを回転させられてもよい。
【0162】
別の例示的実施形態において、装置は、駆動部と、可動アームと、前記駆動部に接続されるマスターコントローラとを備え、
前記可動アームは、
前記駆動部に回動可能に接続され、上側部分及び下側部分を有するベースと、
第１の回転関節において前記ベースの前記下側部分上で回転可能な少なくとも１つの第１のリンクを有し、第１のペイロードを運ぶように構成される、第１のリンケージと、
第２の回転関節において前記ベースの前記上側部分上で回転可能な少なくとも１つの第２のリンクを有し、第２のペイロードを運ぶように構成される、第２のリンケージと、
第３の回転関節において前記ベースの前記下側部分上で回転可能な少なくとも１つの第３のリンクを有し、第３のペイロードを運ぶように構成される、第３のリンケージと、
第４の回転関節において前記ベースの前記上側部分上で回転可能な少なくとも１つの第４のリンクを有し、第４のペイロードを運ぶように構成される、第４のリンケージと、
を備え、
前記第１のリンクは、第１のアクチュエータによって、また第１の肩プーリーを通じて、前記下側部分上で回動可能であり、前記第１の肩プーリーは第２のアクチュエータによっては前記下側部分に取り付けられておらず、
前記第２のリンクは、第３のアクチュエータによって、また第２の肩プーリーを通じて、前記上側部分上で回動可能であり、前記第２の肩プーリーは第４のアクチュエータによっては前記上側部分に取り付けられておらず、
前記第３のリンクは、第５のアクチュエータによって、また第３の肩プーリーを通じて、前記下側部分上で回動可能であり、前記第３の肩プーリーは、第６のアクチュエータによっては前記下側部分に取り付けられておらず、
前記第４のリンクは、第７のアクチュエータによって、また第４の肩プーリーを通じて、前記上側部分上で回動可能であり、前記第４の肩プーリーは第８のアクチュエータによっては前記上側部分に取り付けられていない。
前記マスターコントローラは、前記ベースと前記第１のリンケージと前記第２のリンケージと前記第３のリンケージと第４のリンケージの前記駆動部に対する動作の協調を制御するように構成される。
前記可動アームは、
前記駆動部に回動可能に接続され、上側部分及び下側部分を有するベースと、
第１の回転関節において前記ベースの前記下側部分上で回転可能な少なくとも１つの第１のリンクを有し、第１のペイロードを運ぶように構成される、第１のリンケージと、
第２の回転関節において前記ベースの前記上側部分上で回転可能な少なくとも１つの第２のリンクを有し、第２のペイロードを運ぶように構成される、第２のリンケージと、
第３の回転関節において前記ベースの前記下側部分上で回転可能な少なくとも１つの第３のリンクを有し、第３のペイロードを運ぶように構成される、第３のリンケージと、
第４の回転関節において前記ベースの前記上側部分上で回転可能な少なくとも１つの第４のリンクを有し、第４のペイロードを運ぶように構成される、第４のリンケージと、
を備え、
前記第１のリンクは、第１のアクチュエータによって、また第１の肩プーリーを通じて、前記下側部分上で回動可能であり、前記第１の肩プーリーは第２のアクチュエータによっては前記下側部分に取り付けられておらず、
前記第２のリンクは、第３のアクチュエータによって、また第２の肩プーリーを通じて、前記上側部分上で回動可能であり、前記第２の肩プーリーは第４のアクチュエータによっては前記上側部分に取り付けられておらず、
前記第３のリンクは、第５のアクチュエータによって、また第３の肩プーリーを通じて、前記下側部分上で回動可能であり、前記第３の肩プーリーは、第６のアクチュエータによっては前記下側部分に取り付けられておらず、
前記第４のリンクは、第７のアクチュエータによって、また第４の肩プーリーを通じて、前記上側部分上で回動可能であり、前記第４の肩プーリーは第８のアクチュエータによっては前記上側部分に取り付けられていない。
前記マスターコントローラは、前記ベースと前記第１のリンケージと前記第２のリンケージと前記第３のリンケージと第４のリンケージの前記駆動部に対する動作の協調を制御するように構成される。
【0163】
本発明は、固定された駆動ユニットを有する例示的なロボットを用いて説明されているが、本発明は、並進駆動ユニットのような可動駆動ユニットを有するロボットにも拡張することができる。そのような可動駆動ユニットは、例えば、米国特許第１０，８００，０５０号、米国特許第１０，７４２，０７０号、米国特許第１０，５９６，７１０号、米国特許同第１０，２６９，６０４号に開示されており、また米国特許公開第２２０／０２６２６６０Ａ１号及び同第２０１８／０１０８５５２Ａ１号にも開示されている。これらの文献は、参照によりその全体が本明細書に組み込まれる。また本発明は、回転関節を有するロボットを用いて説明されてきたが、柱状（線形）関節などの他のタイプの関節を有するロボット（線形アームを有するロボット）に拡張することができる。
【0164】
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、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。本明細書は、そのような代替案、修正、及び変形をすべて包含することを意図している。
【図1A-1C】
【図1D-1H】
【図1I-1M】
【図2A】
【図2B】
【図3A-3D】
【図4A】
【図4B】
【図5A-5D】
【図6A】
【図6B】
【図7】
【図8A】
【図8B】
【図9A-9D】
【図9E-9H】
【図9I-9L】
【図10】
【図11】
【図12A】
【図12B】
【図13A-13D】
【図13E-13G】
【図13H-13J】
【図14】
【図15】
【図16A】
【図16B】
【図17A-17H】
【図18A】
【図18B】
【図19A】
【図19B】
【図20】
【図21】
【図22】
【図23】
【図24A】
【図24B】
【図25A】
【図25B】
【図26A】
【図26B】
【図27A】
【図27B】
【図28A】
【図28B】
【図29A】
【図29B-C】
【図29D-F】
【図29G-I】
【図30】
【図31】
【図32】
【図33】
【図34】
【図35A-35B】
【図36】
【国際調査報告】