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技術 多関節ロボット及び半導体ウェハ搬送装置

出願人 シンフォニアテクノロジー株式会社国立大学法人豊橋技術科学大学
発明者 佐伯亨増井陽二神垣敏雄河村博年寺嶋一彦山下貴仁
出願日 2012年10月9日 (7年5ヶ月経過) 出願番号 2012-224068
公開日 2014年5月1日 (5年10ヶ月経過) 公開番号 2014-076497
状態 特許登録済
技術分野 マニプレータ・ロボット マニプレータ
主要キーワード 系列データ数 アーム要素 座標方式 対象モード 振動測定値 基準指令値 Y座標 基準指令
関連する未来課題
重要な関連分野

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図面 (20)

課題

軌道のずれを抑制し、動作の正確性に優れた多関節ロボット

解決手段

複数の関節に順次接続されるアーム要素11〜13と、アーム要素11〜13の相対位置又は姿勢を変更するモータと、アーム要素13に設けられたハンド部Hの位置及び姿勢の制御を行う制御部3と、を具備し、制御部3がハンド部Hの位置又は姿勢を制御するための基準指令値をその少なくとも一部が直交座標系となる直交座標系基準指令値として得る直交座標系基準指令設定部31と、直交座標系基準指令設定部31により得られる直交座標系基準指令値に対して所定の入力整形を行って直交座標系整形指令値を生成する直交座標系整形指令生成部32と、直交座標系整形指令生成部32により得られる直交座標系整形指令値を各関節に対応する関節座標系に変換した関節座標系変換指令値を生成する関節座標系変換指令生成部33と、を備え、関節座標系変換指令値を基に各モータの制御を行う。

概要

背景

従来より、複数のアーム要素を関節によって順次接続し、各関節に対応したアクチュエータを制御することによって、先端のハンド部の位置及び姿勢変更を変更可能にした多関節ロボットとして、数多くのものが知られている。

こうした多関節ロボットで用いられる関節は、対をなすアーム要素を相対的に直線運動させるものと回転運動させるものに分類され、これらの種類および個数を組み合わせることで、種々様々な動作を行わせることが可能になっている。

また、多関節ロボットの中でも、アクチュエータとしてモータ等による回転機構を関節に備えたいわゆる水平多関節型ロボットや、垂直多関節型ロボットが、製造業等においてより広く一般的に利用されている。例えば、半導体ウェハ搬送装置においては、特許文献1に記載されるような水平多関節型ロボットが好適に用いられており、先端に設けたハンド部上に半導体ウェハを載置させた状態で各関節を回転駆動させ、半導体ウェハを所定の位置に搬送することができるようになっている。

こうした多関節ロボットに所定の動作を行わせるためには、各関節に対応して設けられたアクチュエータを制御部により統合して制御することが必要となる。この際、制御部からは各アクチュエータに適した指令信号を個別に出力することになる。すなわち、関節が回転自由度を有するものであり、これを動作させるためにサーボモータ等の回転モータが使用されている場合には、モータの回転角度または回転角速度等を指令信号として出力し、所定の動作を行わせることになる。そして、上述の特許文献1に記載されているような、回転自由度を有する関節を3つ備えたタイプのロボットにおいては、3つの関節に対応するモータのそれぞれに対して上記と同様の指令信号を与えることで回転運動を行わせ、先端のハンド部を所望の位置および姿勢に変更することが可能になっている。

多関節ロボットでは一般に振動の低減が求められており、その中でも上記の半導体用途など精密加工を要する分野においてはこうした要求が特に大きなものとなっている。同時に、搬送時間の短縮などを目的に益々の高速化も求められてきている。しかしながら、動作速度を向上させた場合には、大きな加速度が働いて動作停止時の残留振動が大きくなる傾向にあるため、この残留振動を低減させることも必要となる。

そのため、下記特許文献2および非特許文献1では、上述した振動抑制のための手法としてインプットシェーピング制御を用いるものが開示されている。なお、インプットシェーピング制御をプリシェーピング制御と称することもあるが、両者は同一のものである。このインプットシェーピング制御では、予め振動測定を行うことで得た振動測定値を基にして、制振対象とする次数までの固有周波数減衰係数とを装置特有振動特性として同定しておき、アクチュエータに与えるべき基準指令値に対応する逆位相の信号を上記固有周波数及び減衰係数を基に作り出し、上記基準指令値に重畳させた制御指令値としてアクチュエータに与えるものである。このようにアクチュエータに与える制御指令値を予め適切なものに変更するフィルタ処理を行うことで、振動の抑制効果を得ることが可能となっている。

概要

軌道のずれを抑制し、動作の正確性に優れた多関節ロボット。複数の関節に順次接続されるアーム要素11〜13と、アーム要素11〜13の相対位置又は姿勢を変更するモータと、アーム要素13に設けられたハンド部Hの位置及び姿勢の制御を行う制御部3と、を具備し、制御部3がハンド部Hの位置又は姿勢を制御するための基準指令値をその少なくとも一部が直交座標系となる直交座標系基準指令値として得る直交座標系基準指令設定部31と、直交座標系基準指令設定部31により得られる直交座標系基準指令値に対して所定の入力整形を行って直交座標系整形指令値を生成する直交座標系整形指令生成部32と、直交座標系整形指令生成部32により得られる直交座標系整形指令値を各関節に対応する関節座標系に変換した関節座標系変換指令値を生成する関節座標系変換指令生成部33と、を備え、関節座標系変換指令値を基に各モータの制御を行う。

目的

本発明は、上記のような課題を有効に解決することを目的としており、具体的には、アクチュエータを動作させる際の基準指令値に対して入力整形を行うことによる動作の軌道のずれを抑制し、入力整形による効果を得つつも動作の軌道を正確に保つことが可能な多関節ロボット及び半導体ウェハ搬送装置を提供する

効果

実績

技術文献被引用数
0件
牽制数
0件

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請求項1

直動又は回動可能な複数の関節により順次接続されるアーム要素と、各関節に接続されるアーム要素の相対位置又は姿勢を変更するアクチュエータと、当該アクチュエータの制御を行うことで末端のアーム要素に設けられたハンド部の位置及び姿勢の制御を行う制御部と、を具備し、前記関節の少なくとも1つが回転自由度を有する多関節ロボットであって、前記制御部が、前記ハンド部の位置又は姿勢を制御するための基準指令値をその少なくとも一部が直交座標系となる直交座標系基準指令値として得る直交座標系基準指令設定部と、当該直交座標系基準指令設定部により得られる前記直交座標系基準指令値に対して所定の入力整形を行って直交座標系整形指令値を生成する直交座標系整形指令生成部と、当該直交座標系整形指令生成部により得られる前記直交座標系整形指令値を各関節に対応する関節座標系に変換した関節座標系変換指令値を生成する関節座標系変換指令生成部と、を備え、前記関節座標系変換指令生成部により得られる関節座標系変換指令値を基にして各アクチュエータの制御を行うように構成されていることを特徴とする多関節ロボット。

請求項2

前記直交座標系整形指令生成部にて行う所定の入力整形が、前記ハンド部の振動を抑制するためのフィルタ処理であることを特徴とする請求項1記載の多関節ロボット。

請求項3

前記フィルタ処理がインプットシェーピング制御としてのデータ処理であることを特徴とする請求項2記載の多関節ロボット。

請求項4

前記制御部が、各アクチュエータに与えるべき基準指令値として関節座標系基準指令値を生成する関節座標系基準指令設定部と、当該関節座標系基準指令設定部により得られる前記関節座標系基準指令値に対して所定の入力整形を行って関節座標系整形指令値を生成する関節座標系整形指令生成部と、各アクチュエータに与える制御指令値切り替えるべく切替命令を出力する制御指令値切替部と、をさらに備えており、前記制御指令値切替部からの切替命令に応じて、前記関節座標系変換指令生成部により得られる関節座標系変換指令値に代わり、前記関節座標系基準指令設定部により得られる関節座標系基準指令値、又は、前記関節座標系整形指令生成部により得られる関節座標系整形指令値を基にして各アクチュエータの制御を行うように構成されていることを特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載の多関節ロボット

請求項5

前記ハンド部がワークを保持していない場合には、前記関節座標系変換指令生成部により得られる関節座標系変換指令値に代わり、前記関節座標系基準指令設定部により得られる関節座標系基準指令値を基にして各アクチュエータの制御を行うように、前記制御指令値切替部が切替命令を出力するようにしていることを特徴とする請求項4に記載の多関節ロボット。

請求項6

請求項1〜5記載の多関節ロボットを備えるとともに、当該多関節ロボットを水平多関節型ロボットとして構成し、前記ハンド部上に半導体ウェハを載置させつつ、当該半導体ウェハの搬送を行うようにしたことを特徴とする半導体ウェハ搬送装置

技術分野

0001

本発明は、複数のアーム要素が順次接続されており、アクチュエータによって関節ごとにアーム要素を相対動作させることで、先端のハンド部の位置及び姿勢を変更可能に構成した多関節ロボット及び、これを用いた半導体ウェハ搬送装置に関するものである。

背景技術

0002

従来より、複数のアーム要素を関節によって順次接続し、各関節に対応したアクチュエータを制御することによって、先端のハンド部の位置及び姿勢変更を変更可能にした多関節ロボットとして、数多くのものが知られている。

0003

こうした多関節ロボットで用いられる関節は、対をなすアーム要素を相対的に直線運動させるものと回転運動させるものに分類され、これらの種類および個数を組み合わせることで、種々様々な動作を行わせることが可能になっている。

0004

また、多関節ロボットの中でも、アクチュエータとしてモータ等による回転機構を関節に備えたいわゆる水平多関節型ロボットや、垂直多関節型ロボットが、製造業等においてより広く一般的に利用されている。例えば、半導体ウェハ搬送装置においては、特許文献1に記載されるような水平多関節型ロボットが好適に用いられており、先端に設けたハンド部上に半導体ウェハを載置させた状態で各関節を回転駆動させ、半導体ウェハを所定の位置に搬送することができるようになっている。

0005

こうした多関節ロボットに所定の動作を行わせるためには、各関節に対応して設けられたアクチュエータを制御部により統合して制御することが必要となる。この際、制御部からは各アクチュエータに適した指令信号を個別に出力することになる。すなわち、関節が回転自由度を有するものであり、これを動作させるためにサーボモータ等の回転モータが使用されている場合には、モータの回転角度または回転角速度等を指令信号として出力し、所定の動作を行わせることになる。そして、上述の特許文献1に記載されているような、回転自由度を有する関節を3つ備えたタイプのロボットにおいては、3つの関節に対応するモータのそれぞれに対して上記と同様の指令信号を与えることで回転運動を行わせ、先端のハンド部を所望の位置および姿勢に変更することが可能になっている。

0006

多関節ロボットでは一般に振動の低減が求められており、その中でも上記の半導体用途など精密加工を要する分野においてはこうした要求が特に大きなものとなっている。同時に、搬送時間の短縮などを目的に益々の高速化も求められてきている。しかしながら、動作速度を向上させた場合には、大きな加速度が働いて動作停止時の残留振動が大きくなる傾向にあるため、この残留振動を低減させることも必要となる。

0007

そのため、下記特許文献2および非特許文献1では、上述した振動抑制のための手法としてインプットシェーピング制御を用いるものが開示されている。なお、インプットシェーピング制御をプリシェーピング制御と称することもあるが、両者は同一のものである。このインプットシェーピング制御では、予め振動測定を行うことで得た振動測定値を基にして、制振対象とする次数までの固有周波数減衰係数とを装置特有振動特性として同定しておき、アクチュエータに与えるべき基準指令値に対応する逆位相の信号を上記固有周波数及び減衰係数を基に作り出し、上記基準指令値に重畳させた制御指令値としてアクチュエータに与えるものである。このようにアクチュエータに与える制御指令値を予め適切なものに変更するフィルタ処理を行うことで、振動の抑制効果を得ることが可能となっている。

0008

特開2011−216729号公報
特許第3015396号公報

先行技術

0009

Minh Duc Duong ,Kazuhiko Terashima ,Toshio Kamigaki ,and HirotoshiKawamura“Development of a Vibration SuppressionGUITool Based on Input Preshapingand its Application to Semiconductor WaferTransfer Robot”(Int.J.ofAutomation Technology Vol.2 No.6,2008)

発明が解決しようとする課題

0010

しかしながら、上記特許文献2および非特許文献1に記載のものは、アクチュエータが一個のみで構成される単純な構造体に適用する例を示したものであり、特許文献1記載のロボットのような、実際の製造ライン使用可能な複数の関節を有するものに適用した例を開示するものではない。

0011

そこで、上記特許文献2および非特許文献1に記載されるインプットシェーピング制御を特許文献1のような多関節ロボットに適用する場合には、各関節を駆動するモータにそれぞれ与えられる回転角度または回転角速度等の指令値に対して、インプットシェーピング制御に係るフィルタ処理を独立して適用することが考えられる。こうすることで、上記と同様に、多関節ロボットにおいても振動抑制効果を得ることが可能となる。

0012

しかしながら、関節に対応するアクチュエータに与える指令値に独立してフィルタ処理を行った場合、ハンド部の動作軌跡が大きく異なってしまう可能性がある。

0013

具体的には、制御対象となる多関節ロボットが、関節の一部に回転自由度を有するものとされている場合には、一般にはモータによってこれを駆動するため、その回転角度または回転角速度等を指令値として制御が行われる。そのため、この指令値とハンド部の移動距離とは比例関係になることがなく、インプットシェーピング制御に係るフィルタ処理の影響は関節ごとに異なることになる。従って、ハンド部に直線軌道で動作させる指令値を与えた場合であっても、振動抑制のため関節ごとの指令値に独立してインプットシェーピング制御に係るフィルタ処理を適用すると、目標軌道よりずれが生じハンド部は直線的な動作が不能となってしまう。

0014

そのため、ハンド部を他の装置の内部に挿入させる場合など、他の装置や壁面等の障害物が近くに存在する状態でハンド部を直線的に動作させる際には、これらの障害物にハンド部が衝突して損傷することが考えられる。また、ハンド部が半導体ウェハ等のワークを保持して動作する場合には、ワークを他の装置や壁面などに衝突させて損傷させる可能性もある。

0015

また、上記のインプットシェーピング制御だけではなく、振動抑制のための他のフィルタ処理を適用する場合にも同様の問題が生じ得る。さらに、振動抑制といった目的のみならず、ハンド部の速度・加速度等の適正化等の異なる目的の基にフィルタ処理を行う場合であっても、同様の問題が生じることになる。

0016

本発明は、上記のような課題を有効に解決することを目的としており、具体的には、アクチュエータを動作させる際の基準指令値に対して入力整形を行うことによる動作の軌道のずれを抑制し、入力整形による効果を得つつも動作の軌道を正確に保つことが可能な多関節ロボット及び半導体ウェハ搬送装置を提供することを目的としている。

課題を解決するための手段

0017

本発明は、かかる目的を達成するために、次のような手段を講じたものである。

0018

すなわち、本発明の多関節ロボットは、直動又は回動可能な複数の関節により順次接続されるアーム要素と、各関節に接続されるアーム要素の相対位置又は姿勢を変更するアクチュエータと、当該アクチュエータの制御を行うことで末端のアーム要素に設けられたハンド部の位置及び姿勢の制御を行う制御部と、を具備し、前記関節の少なくとも1つが回転自由度を有する多関節ロボットであって、前記制御部が、前記ハンド部の位置又は姿勢を制御するための基準指令値をその少なくとも一部が直交座標系となる直交座標系基準指令値として得る直交座標系基準指令設定部と、当該直交座標系基準指令設定部により得られる前記直交座標系基準指令値に対して所定の入力整形を行って直交座標系整形指令値を生成する直交座標系整形指令生成部と、当該直交座標系整形指令生成部により得られる前記直交座標系整形指令値を各関節に対応する関節座標系に変換した関節座標系変換指令値を生成する関節座標系変換指令生成部と、を備え、前記関節座標系変換指令生成部により得られる関節座標系変換指令値を基にして各アクチュエータの制御を行うように構成されていることを特徴とする。

0019

このように構成すると、入力整形を行うことによる動作の軌道のずれを抑制することができ、入力整形による効果を得つつもハンド部の動作の軌道を正確に保つことが可能となる。そのため、ハンド部を狭い場所で直線動作させる場合でも、目標の軌道からのずれを防止して、周辺機器や壁等との接触を防ぐことが可能となる。

0020

さらに、ハンド部の振動抑制と動作の軌道ずれの抑制とを両立させて、より位置精度の高い動作を可能とするためには、前記直交座標系整形指令生成部にて行う所定の入力整形が、前記ハンド部の振動を抑制するためのフィルタ処理であるように構成することが好適である。

0021

また、振動抑制と動作の軌道ずれの抑制とをより高精度に実現するため、振動抑制に係る制御の高速化と振動抑制効果の増大とを図るためには、前記フィルタ処理がインプットシェーピング制御としてのデータ処理であるように構成することが好適である。

0022

また、振動抑制の要否と軌道ずれの抑制の要否に応じて適正な制御指令値を選択することで、不要な制御を少なくして、より演算処理の高速化を図るためには、前記制御部が、各アクチュエータに与えるべき基準指令値として関節座標系基準指令値を生成する関節座標系基準指令設定部と、当該関節座標系基準指令設定部により得られる前記関節座標系基準指令値に対して所定の入力整形を行って関節座標系整形指令値を生成する関節座標系整形指令生成部と、各アクチュエータに与える制御指令値を切り替えるべく切替命令を出力する制御指令値切替部と、をさらに備えており、前記制御指令値切替部からの切替命令に応じて、前記関節座標系変換指令生成部により得られる関節座標系変換指令値に代わり、前記関節座標系基準指令設定部により得られる関節座標系基準指令値、又は、前記関節座標系整形指令生成部により得られる関節座標系整形指令値を基にして各アクチュエータの制御を行うように構成することが好適である。

0023

また、ワークの存否を基に振動抑制の要否と軌道ずれの抑制の要否の判断を行わせて、より簡便且つ実用的に制御指令値を選択させることを可能とするためには、前記ハンド部がワークを保持していない場合には、前記関節座標系変換指令生成部により得られる関節座標系変換指令値に代わり、前記関節座標系基準指令設定部により得られる関節座標系基準指令値を基にして各アクチュエータの制御を行うように、前記制御指令値切替部が切替命令を出力するよう構成することが好適である。

0024

また、本願発明の半導体ウェハ装置は、上記の多関節ロボットを備えるとともに、当該多関節ロボットを水平多関節型ロボットとして構成し、前記ハンド部上に半導体ウェハを載置させつつ、当該半導体ウェハの搬送を行うように構成したものであり、このように構成することで、精密な動作を要する半導体ウェハ搬送装置を効果的に実現することが可能となる。

発明の効果

0025

以上説明した本発明によれば、アクチュエータを動作させるための基準指令値に対して入力整形を行うことで生じるハンド部の軌道のずれを抑制し、入力整形による効果を得つつも軌道を正確に保つことが可能な多関節ロボット及び半導体ウェハ搬送装置を提供することが可能となる。

図面の簡単な説明

0026

本発明の第1実施形態に係る多関節ロボット及びこれを備えた半導体ウェハ搬送装置の平面図。
同多関節ロボットを模式的に示す構成図。
同多関節ロボットにおけるアーム要素の構成を模式的に示す平面図。
同多関節ロボットにおける各関節の駆動手段を模式的に示す構成図。
同多関節ロボットにおける各関節の座標の定義を示す説明図。
各関節を駆動するモータへの指令値を決定する手順を示すフローチャート
インプットシェーピング制御指令を計算する手順を示すフローチャート。
Y方向への直線運動を行わせる際のX座標軌道を本発明適用前後で比較して示す説明図。
図8に対応するY座標軌道を本発明適用前後で比較して示す説明図。
図8及び9に対応する姿勢α軌道を本発明適用前後で比較して示す説明図。
図8〜10に対応するXY平面内軌道を本発明適用前後で比較して示す説明図。
図8〜11に係る動作を行わせた際の残留振動を本発明適用前後で比較して示す説明図。
図8〜12とは異なる方向への直線運動を行わせた際のXY平面内軌道を本発明適用前後で比較して示す説明図。
本発明の第2実施形態に係る多関節ロボットを模式的に示す構成図。
同多関節ロボットにおいて各関節を駆動するモータへの指令値を決定する手順を示すフローチャート。
関節座標系の軌道データを基にインプットシェーピング制御指令を計算する手順を示すフローチャート。
本発明との比較例としてY方向への直線運動を行わせる際の第1リンクの関節座標系軌道をインプットシェーピング制御適用前後で示す説明図。
本発明との比較例として図17に対応する第2リンクの関節座標系軌道をインプットシェーピング制御適用前後で示す説明図。
本発明との比較例として図17及び18に対応する第3リンクの関節座標系軌道をインプットシェーピング制御適用前後で示す説明図。
本発明との比較例として図17〜19に対応するXY平面内軌道をインプットシェーピング制御適用前後で比較して示す説明図。

実施例

0027

以下、本発明の実施形態を、図面を参照して説明する。
<第1実施形態>

0028

図1は、第1実施形態における多関節ロボット1を中心として、これを備えた半導体ウェハ搬送装置TDとして構成したものである。多関節ロボット1はフレームFrを介して、ロードポートLP1〜LP4と接続されており、このロードポートLP1〜LP4内に収容するウェハ(半導体ウェハ)Wの入替作業を行うことができるようになっている。

0029

ロードポートLP1〜LP4は多関節ロボット1に対向しつつ、一列に並んで配置されており、多関節ロボット1の位置は、ロードポートLP1とLP2の中間となるように設定されている。

0030

ここで、本発明においては、ロードポートLP1〜LP4を配置する方向、すなわち図中の右方向をX方向として定義し、これに直交する方向、すなわち図中の上方向をY方向として定義する。そして、鉛直上方向、すなわち紙面手前方向をZ方向として定義する。さらに、平面視においてX軸を基準に反時計回りの方向をα方向と定義する。

0031

図中においてウェハWの内部に記載している黒丸印は、このウェハWの中心位置であり、多関節ロボット1の制御を行う際の基準位置Pwとなる。そして、各ロードポートLP1〜LP4において記載した黒丸印は、ウェハWの搬送先を示すものであり、これらの位置に上記の基準位置Pwを合致させるように行わせる。

0032

この多関節ロボット1の構成を図2に示す。多関節ロボット1は大きく分けて機械装置部2と制御部3とから構成されており、制御部3から与えられる制御指令値に基づいて、機械装置部2が動作するようになっている。

0033

まずは、この機械装置部2の構成について図3を基に説明する。機械装置部2は、ベース4より順次関節J1,J2,J3を介して接続された第1アーム要素11、第2アーム要素12及び第3アーム要素13を備える水平多関節型に構成されており、各アーム要素11〜13が、XY平面に平行で且つZ方向にずれた平面内で回動可能となっている。

0034

具体的には、第1アーム要素11はベース4上の所定位置回転軸STを中心とする回転自由度を有する第1関節J1を介して回動可能となるように設けられている。また、この第1アーム要素11の先端には、回転軸SRを中心とする回転自由度を有する第2関節J2を介して、第2アーム要素12が回動可能に設けられている。さらに、この第2アーム要素12の先端には、回転軸SHを中心とする回転自由度を有する第3関節J3を介して第3アーム要素13が回動可能に設けられている。上記回転軸ST,SR,SHは、互いに平行となるように設定されており、こうすることで第1〜第3アーム要素11〜13は、互いに平行な平面内を回動するようになっている。また、それぞれZ方向にずれた位置に設けられているため、第1〜第3アーム要素11〜13および第1〜第3関節J1〜J3は相互に干渉することが無く、互いに回動を妨げることがないようになっている。

0035

末端となる第3アーム13の先端にはU字型のハンド部Hが、先端側を開放する向きに設けられており、第3アーム13と一体化して動作するようになっている。このハンド部H上に、ワークとしてのウェハWを保持することが可能となっており、U字型の中心近傍に上述の基準位置Pwが設定されている。

0036

機構上は、第1関節J1の中心となる回転軸STより第2関節J2の中心となる回転軸SRまでが第1リンク11Lを構成し、第2関節J2の中心となる回転軸SRより第3関節J3の中心となる回転軸SHまでが第2リンク12Lを構成することになる。同様に、第3関節J3の中心となる回転軸SHより上記基準位置Pwまでを第3リンク13Lとして考える。

0037

第1〜第3関節J1〜J3には、それぞれ対応するサーボモータM1〜M3が組み込まれている。第1サーボモータM1は、固定部がベース4に取り付けられて回転部が第1アーム要素11に取り付けられているため、制御指令値を通じてベース4に対する第1アーム要素11の回転角度を規制することになる。第2サーボモータM2は、固定部が第1アーム要素11に取り付けられて回転部が第2アーム要素12に取り付けられているため、制御指令値を通じて第1アーム要素11に対する第2アーム要素12の回転角度を規制することになる。第3サーボモータM3は、固定部が第2アーム要素12に取り付けられて回転部が第3アーム要素13に取り付けられているため、制御指令値を通じて第2アーム要素12に対する第3アーム要素13の回転角度を規制することになる。

0038

サーボモータM1〜M3には、図4に示すように、制御部3よりサンプリング周期ごとで適宜制御指令値が与えられて駆動がなされる。制御指令値は、角度指令としてサーボドライバD1〜D3に与えられ、サーボドライバD1〜D3では適宜モータM1〜M3に適した形式動力が与えられる。モータM1〜M3と関節J1〜J3の間には減速機を設けることも好適である。本実施形態では、制御指令値として角度指令を使用したが、角度指令に代えて角速度指令を用いるように構成することも可能であり、これらはサーボドライバによる設定の容易性等を考慮して適宜変更することが好ましい。

0039

図5は、上述した第1〜第3リンク11L〜13Lを模式的に示したものである。ここで、各リンク11L〜13Lの長さをそれぞれL1,L2,L3とする。本実施形態では、第1リンク11Lと第2リンク12Lとは同一の長さ(L1=L2)となるように設定しており、これらに対して第3リンク13Lの長さL3を80%程度に設定し、ハンド部HにウェハW(図3参照)を保持させた場合のウェハWの先端までの長さが、第1リンク11L及び第2リンク12Lと同等になるようにしている。こうすることで、ウェハWを広い領域内で自由に動作させることが可能となっている。なお、L1〜L3の関係は上記に限らず、L1とL2を異ならせる(L1≠L2)設定も、これらよりもL3を大きく(L3>L2,L3>L1)する設定も可能である。

0040

ベース部4(図3参照)に対する第1リンク11Lの相対角度θ1、第1リンク11Lに対する第2リンク12Lの相対角度θ2、第2リンク12Lに対する第3リンク13Lの相対角度θ3を、上記モータM1〜M3を制御することによって決定すると、ハンド部Hにおける基準位置Pwの絶対的な位置を決定することができる。この基準位置PwのXY平面上における座標x,yは、後述する運動学変換によって相対角度θ1,θ2,θ3によって表すことが可能となる。同様に、ハンド部Hの姿勢としての第3リンク13Lの絶対角度αも、相対角度θ1,θ2,θ3によって決定することができる。

0041

次に、図2に戻って、制御部3の構成について説明を行う。

0042

制御部3は、直交座標系基準指令設定部31と、直交座標系整形指令生成部32と、関節座標系変換指令生成部33と、振動特性記憶部34とを備えている。これら各部は、CPU、ROM、各種インターフェイス等を備えたパソコン等の情報処理装置において、予め記憶されている図6及び図7に示す制御指令値生成ルーチンをCPUが実行することで制御指令値を生成し、この制御指令値をモータM1〜M3(図3参照)に与えるまでの動作をソフトウェア及びハードウェア協働して実現するものである。

0043

直交座標系基準指令設定部31では、具体的な制御指令値を決定するための基準となる基準指令値として、後述する直交座標系で表したハンド部Hの軌道データCref=(x,y,α)を設定する。そして、直交座標系整形指令生成部32においては、上記のハンド部Hの軌道データCref=(x,y,α)に対して、振動特性記憶部34に記憶されている固有周波数及び減衰係数を読み出しつつ、これらに基づいてインプットシェーピング制御に係るフィルタ処理としてのデータ処理を行うことで入力整形を行い、直交座標系整形指令値を生成する。ここで、入力整形とは、制御に用いる入力信号波形を異なる波形に整形するための処理を指し、デジタル信号アナログ信号による処理の双方を含む概念で用いられる。さらに、関節座標系変換指令生成部33においては、直交座標系整形指令値を後述する関節座標系に変換して、関節座標系変換指令値を生成する。ここで生成された関節座標系変換指令値はモータM1〜M3を駆動するための制御指令値Pshapeとして前述のサーボドライバD1〜D3に与えられる。

0044

インプットシェーピング制御そのものは公知技術であるために詳細な説明は割愛するが、この多関節ロボット1においてもハンド部Hの振動抑制を目的として導入している。インプットシェーピング制御は、フィードフォワード制御一種としてセンサレスの構成として実現可能であるため、既存の多関節ロボットの制御部のみを変更することで容易に導入することが可能となる。また、複雑な制御を必要としないことから、制御の安定性及び高速化を図りつつ、振動抑制効果を得ることが可能である。

0045

詳細な制御部3における処理手順を説明する前に、本発明で変数として用いるリンク11L〜13Lの角度(θ1〜θ3)と、ハンド部Hの位置及び姿勢(x,y,α)の関係について説明を行う。

0046

図2に示した直交座標系基準指令設定部31は、ハンド部Hを動作させる目標値としてハンド部Hの基準位置PwをXY平面上での座標データ(x,y)として設定するとともに、ハンド部Hの姿勢をXY平面上での回転角データ(α)として設定する。すなわち、これらによって、ハンド部Hの絶対的な位置及び姿勢を示しており、これらをまとめて、直交座標系で表したハンド部Hの軌道データCref=(x,y,α)と称す。

0047

このハンド部Hの位置及び姿勢は、上述したように、図5に示す各リンク11L〜13Lの回転角θ1〜θ3と長さL1〜L3によっても表すことができるが、各リンク11L〜13Lの長さL1〜L3は固定値となるために、結局のところ各リンク11L〜13Lの回転角θ1〜θ3、すなわち各関節J1〜J3におけるリンク11L〜13Lの相対回転角θ1〜θ3のみを変数として表すことが可能である。そこで、これらの回転角θ1〜θ3をまとめて、関節座標系で表したハンド部Hの軌道データPref=(θ1,θ2,θ3)と称す。なお、モータM1〜M3と関節J1〜J3との間に減速機(図示せず)を用いている場合には、各関節J1〜J3に対応するモータM1〜M3の回転角θm1〜θm3と、減速比Ra1〜Ra3を用いて、次式のように角度θ1〜θ3を表すことができる。

0048

上述したように、直交座標系での軌道データCrefと、関節座標系での軌道データPrefとは、同一のものを指すため、順運動学変換として次の数2〜数4記載の数式を用いることによって、関節座標系での軌道データPrefを直交座標系での軌道データCrefに変換することができる。

0049

同様に、直交座標系での軌道データCrefを関節座標系での軌道データPrefに変換する場合には、逆運動学変換として次の数5〜数7記載の数式を用いて行うことができる。

0050

上式で示したようにθ1は解が2つ得られる。一般的に、第1関節J1の可動範囲や前後の動作に応じて何れかの解を選択すれば良い。

0051

以下、図2を参照しつつ図6及び図7を用い、制御部3においてモータM1〜M3に与える指令値を決定する手順を説明する。

0052

本実施形態においては、一般の水平多関節型ロボットと同様に、ハンド部Hの軌道データとして関節座標系の軌道データPrefとして与えている。そこで、まず処理の最初のステップST1として、直交座標系基準指令設定部31ではこの関節座標系の軌道データPrefを直交座標系の軌道データCrefに変換して基準指令値として設定する。もちろん、当初よりXY平面内での直交座標系の軌道データCrefとして与え、基準指令値としてそのまま設定させることも可能である。

0053

次に、ステップST2として、直交座標系の軌道データCrefをインプットシェーピング制御適用前の指令u0として設定し、時系列データ数mをn0として設定する。

0054

そして、ステップST3として、直交座標系整形指令生成部32により、上記直交座標系の軌道データCrefを基にしてインプットシェーピング制御に係るフィルタ処理としてのデータ処理を行い、直交座標系整形指令値としてのインプットシェーピング制御指令uMを生成する。インプット制御指令uMの計算は、振動特性記憶部34に記憶された固有周波数及び減衰係数のデータを用い、サブルーチン化した後述の特定の処理によって実行される(図7参照)。

0055

最後に、ステップST4として、関節座標系変換指令生成部33により、上記直交座標系整形指令値としてのインプット制御指令uMを上述した逆運動学変換によって関節座標系に変換し、関節座標系変換指令値としてモータパルス指令Pshapeを生成する。

0056

このモータパルス指令Pshapeは、上述したように各モータM1〜M3への制御指令値として対応するサーボドライバD1〜D4(図4参照)に与えられ、モータM1〜M3が駆動されることによって各アーム要素11〜13が回動し、ハンド部Hが所定の動作を行う。

0057

前述したインプット制御指令uMの計算に係る処理手順の説明に先駆けて、インプットシェーピング制御としてのフィルタ処理に用いる計算式の説明を行う。

0058

k次モードまでの振動抑制を考慮した制御指令ukの計算式は次式となる。ここで、uk[i]は制振抑制を考慮したi番目位置指令データを示すものである。また、u0[i]は制振制御前のi番目の位置指令データ、n0は位置指令データの時系列データ数、fkはk次モードの固有周波数、ζkはk次モードの減衰係数を表す。

0059

上式から分かるように、制御指令ukを算出するための計算は、1次モード指令u1[i]、2次モード指令u2[i]の順に求めることによって行うことになる。なお、上式におけるRound()は、()内の数値小数点以下で四捨五入して整数にする関数である。

0060

図7は、前述したインプットシェーピング制御としてのフィルタ処理を行い、インプット制御指令uMを計算する処理を示したものである。

0061

通常、制御指令は、搬送前のオーバヘッド時間を短縮するため、搬送動作をしながら先の指令の計算が行われる。計算フローでは、動作中の計算負荷を軽減するため、前処理として第1の処処理群GS1において指令計算式の係数などを予め計算しておく。そして、第2の処理群GS2のうち、動作始めの制御指令値の一部を事前に計算しておき、残りの部分については動作中に逐次計算するようにしている。

0062

具体的に述べると、第1の処理群GS1は、複数の処理ステップST11〜ST15より構成されており、まず、初期設定として変数kに1を与える(ステップST11)。次に、上記数8に記載の式を用いてAk,Tk,nk(A1,T1,n1)を計算する(ステップST12)。次に、変数kに1を加え(ステップST13)、制振対象モード次数としての設定値Mと、上記変数kとを比較して変数kがM以下であるか否かを判定する(ステップST14)。そして、変数kがM以下である場合にはステップST12に戻り、再度Ak,Tk,nkを計算する。以上のステップST12〜ステップST14までの処理を繰り返し行い、ステップST14において変数kがMを越えると判定した場合には、次のステップST15において、時系列データ数を示すnkの値を変数mallに設定する。

0063

ここまでが、前処理として第1の処理群GS1を構成しており、これに引き続いて、ステップST16として、変数iに1を与える処理がなされる。

0064

以下、ステップST17〜ST23より構成される第2の処理群GS2が実行される。まず、初期設定として変数kに1を与える(ステップST17)。次に、上記数8に記載の式を用いてuk[i]を計算する(ステップST18)。次に、変数kに1を加え(ステップST19)、設定値Mと変数kとを比較して変数kがM以下であるか否かを判定する(ステップST20)。そして、変数kがM以下である場合にはステップST17に戻り、先に求めたuk−1[i]を用いて再度uk[i]を計算する。以上のステップST17〜ステップST20までの処理を繰り返し行い、ステップST20において変数kがMを越えると判定した場合には、次のステップST21において、最終的に求めたuk[i]をインプットシェーピング制御を適用したi番目の整形指令値uM[i]とする(ステップST21)。次に変数iに1を加え(ステップST22)、この変数iが上記mall以下であるかを判定する(ステップST23)。そして、変数iがmall以下である場合には、上記ステップST17〜ステップST22までの処理を繰り返して行い、変数iが1からmallになるまで、変数iに対応するuM[i]を計算し続ける。そして、ステップST23において変数iがmallを越えると判定した場合には、これらの全ての処理を終了する。

0065

なお、図7に示したような、インプットシェーピング制御としてのフィルタ処理を行うための計算フローは、関節座標系の制御指令値、及び、直交座標系の制御指令値のいずれに対しても適用することが可能である。

0066

上記のように構成した本実施形態の多関節ロボット1を動作させた例を図8〜12に示す。ここでは、ハンド部Hの姿勢がα=90°、すなわち、Y方向に先端を向けた状態を維持させつつ、ハンド部HをY方向に向けて直線的に動作させるような目標値を設定して動作を行わせている。

0067

座標系ごとに区別して、上記インプットシェーピング制御指令uMを時系列に見たデータを図8〜12に示す。図8では、制御前指令として記載した直交座標系基準指令値におけるxの時系列データと、この基準指令値に対して上記インプットシェーピング制御に係るフィルタ処理を適用した直交座標系整形指令値におけるxの時系列データを重ねて示している。図から分かるように、ともにX座標軌道ではほぼ一定値を保つような指令が得られており、両者の間に差はほとんど見られず、インプットシェーピング制御を行ったことによるX方向への変化は見られない。

0068

同様に、図9は、制御前指令として記載した直交座標系基準指令値におけるyの時系列データと、この基準指令値に対して上記インプットシェーピング制御に係るフィルタ処理を適用した直交座標系整形指令値におけるyの時系列データを重ねて示したものである。図から分かるように、インプットシェーピング制御を行うことで、Y方向に対しては目標よりもや遅れて動作がなされることになる。

0069

図10は、制御前指令として記載した直交座標系基準指令値におけるαの時系列データと、この基準指令値に対して上記インプットシェーピング制御に係るフィルタ処理を適用した直交座標系整形指令値におけるαの時系列データを重ねて示したものである。図から分かるように、両者の間に差はほとんど見られず、インプットシェーピング制御を行ったことによるハンド部Hの姿勢の変化は見られない。

0070

上記のように得られる直交座標系整形指令値を基に、XY平面上でのハンド部Hの軌道をプロットしたものを図11に示す。上述したようにインプットシェーピング制御を行ったことによる影響はY軸方向にしか生じていないため、多少の時間遅れはあるものの、インプットシェーピング制御の適用前後で変わることなく直線状の軌道を得ることができる。

0071

これらとの比較例として、上記と同様のY方向への直線運動を関節座標系の指令値のみを用いてハンド部Hに行わせた結果を示す。

0072

図17は、関節座標系基準指令値としての第1リンク11Lの回転角θ1に対して、インプットシェーピング制御の適用前後の変化を示したものである。適用前の目標値に対して、適用後には遅れが生じていることが分かる。

0073

同様に、図18は、関節座標系基準指令値としての第2リンク12Lの回転角θ2に対して、インプットシェーピング制御の適用前後の変化を示したものである。この場合においても、適用前の目標値に対して適用後には遅れが生じる。

0074

同様に、図19は、関節座標系基準指令値としての第3リンク13Lの回転角θ3に対して、インプットシェーピング制御の適用前後の変化を示したものである。この場合においても、適用前の目標値に対して適用後には遅れが生じる。

0075

図20は、上記のインプットシェーピング制御適用後の関節座標系指令値を基に得られるXY平面上でのハンド部Hの軌道を示すものである。この場合には、インプットシェーピング制御を行ったことで、途中の軌道がX方向に大きくずれることが分かる。こうした場合には、周辺の障害物への衝突等の問題が生じる恐れがある。

0076

本実施形態における上記図8〜11に係る動作、及び、上記の比較例における図17〜20に係る動作、並びに、インプットシェーピング制御適用前の動作を各々実行させた直後の残留振動を重ねて図12に示す。本実施形態および比較例における振動は、インプットシェーピング制御の適用前のものに比べ、当初より非常に小さく、素早く減衰していることが分かる。すなわち、双方ともに、インプットシェーピング制御による振動抑制の効果を有しているものといえる。本願実施形態における多関節ロボット1であれば、インプットシェーピング制御の特徴である簡単でかつ高速な演算処理を行うことで、アームを動作させながら効果的に振動を抑制することが可能であるとともに、振動低減効果動作軌道のずれ抑制効果とが相俟って、よりハンド部Hの精密な動作を実現することが可能となる。

0077

図13は、本実施形態の多関節ロボット1における、上記とは別の動作例を示すものである。ここでは、ハンド部Hをα=80°となる向きに設定して、その向きにハンド部Hが直線動作するようにしている。このような動作を行う場合であっても、図11の場合と同様、インプットシェーピング制御適用前後でほとんど変わることなく、直線的な動作が可能となっている。

0078

以上のように、本実施形態における多関節ロボット1は、複数の関節J1〜J3により順次接続されるアーム要素11〜13と、各関節J1〜J3に接続されるアーム要素11〜13の相対位置又は姿勢を変更するモータM1〜M3と、モータM1〜M3の制御を行うことで末端のアーム要素13に設けられたハンド部Hの位置及び姿勢の制御を行う制御部3と、を具備し、関節J1〜J3が回転自由度を有する多関節ロボット1であって、制御部3が、ハンド部Hの位置又は姿勢を制御するための基準指令値をその少なくとも一部が直交座標系となる直交座標系基準指令値として得る直交座標系基準指令設定部31と、直交座標系基準指令設定部31により得られる直交座標系基準指令値に対して所定の入力整形を行って直交座標系整形指令値を生成する直交座標系整形指令生成部32と、直交座標系整形指令生成部32により得られる直交座標系整形指令値を各関節J1〜J3に対応する関節座標系に変換した関節座標系変換指令値を生成する関節座標系変換指令生成部33と、を備え、関節座標系変換指令生成部33により得られる関節座標系変換指令値を基にして各モータM1〜M3の制御を行うように構成したものである。

0079

こうすることで、入力整形を行うことによる動作の軌道のずれを抑制することができ、入力整形による効果を得つつも動作の軌道を正確に保つことが可能となる。そのため、多関節ロボット1を狭い場所で用いる場合でも、ハンド部Hやワークである半導体ウェハWが周辺の機器や壁等と接触することを抑制することが可能となっている。

0080

また、直交座標系整形指令生成部32にて行う所定の入力整形が、ハンド部Hの振動を抑制するためのフィルタ処理とされているため、振動抑制と動作の軌道ずれの抑制とを両立させて、より位置精度の高い動作を行わせることが可能となっている。

0081

また、そのフィルタ処理がインプットシェーピング制御としてのデータ処理であるため、振動抑制制御を高速で効率的に行うことが可能となり、振動抑制と動作の軌道ずれの抑制とをより高精度に実現することが可能となっている。

0082

また、本実施形態の半導体ウェハ装置TDは、上記のように水平多関節型ロボットとして構成した多関節ロボット1を備え、前記ハンド部H上に半導体ウェハWを載置させつつ、半導体ウェハWの搬送を行うようにしているため、上述した効果を生かして、精密な動作を要する半導体ウェハ搬送装置TDとして効果的に実現することができ、半導体ウェハWの高精度な加工に利用することが可能となる。
<第2実施形態>

0083

図14は、第2実施形態における多関節ロボット101を示すものであり、第1実施形態のものとは、制御部103の一部の構成のみが異なる。そのため、図2と同一の部分には同じ符号を付し、説明を省略する。

0084

制御部103は、第1実施形態と同様、直交座標系基準指令設定部31と、直交座標系整形指令生成部32と、関節座標系変換指令生成部33と、振動特性記憶部34とを備え、さらに、制御指令値切替部141と、関節座標系基準指令設定部142と、関節座標系整形指令生成部143とを備えている。

0085

制御指令値切替部141においては、ハンド部H上のウェハWの有無や、外部から与えられる指令信号に従って、適切な指令値の演算処理方法を選択するものである。そのために、いずれの制御指令値を演算及び制御に用いるかを、切替命令として各部に出力するようになっている。この制御指令値切替部141における選択に応じて、一般的な、関節座標系で且つインプットシェーピング制御適用のない制御方式と、関節座標系にてインプットシェーピング制御適用のある制御方式と、第1実施形態として説明した直交座標系でインプットシェーピング制御を適用した後に関節座標系に変換する制御方式の三つの中で、制御方式を変更することができる。

0086

そのため、関節座標系基準指令設定部142では、関節座標系の基準指令値を設定することが可能となっている。そして、関節座標系整形指令生成部143では、上記関節座標系基準指令設定部142により得られる関節座標系基準指令値Prefを基に、インプットシェーピング制御に係るフィルタ処理としてのデータ処理を行うことが可能となっている。関節座標系基準指令設定部142と直交座標系基準指令設定部31とは、独立して異なるデータを設定するようにすることも、互いのデータを基に、運動学変換または逆運動学変換によって生成するようにすることも可能である。

0087

制御部103は、図15に示すような処理の手順により、各関節J1〜J3を駆動するモータM1〜M3への指令値を決定する。

0088

まず、第1に、ステップST101として、制御指令値切替部141において、制振制御を有効とするか無効とするかを判定する。この場合、ウェハWがハンド部H上に保持されているかを基準とすることが適切であり、こうすることで、不要な演算処理を省略して、より高速化を図ることが可能となる。また、こうした処理を自動的に行わせることも好適である。制振制御を無効とするものと判定した場合には、次のステップST102に進み、関節座標系基準指令値Prefを、そのままモータM1〜M3への制御指令値(位置指令)として制御に用いる。

0089

ステップST101において、制振制御を有効にすると判定した場合には、ステップST103に進む。ステップST103では、インプットシェーピング制御を適用することを前提に、関節座標系基準指令Prefを対象に行うか、直交座標系基準指令Crefを対象に行うかを選択する。この場合には、ハンド部Hの周辺に障害物があるか否かを考慮要素として、軌道のズレが許されるか否かを判断するようにしておくことが好ましい。

0090

軌道のズレが許されないものとして、ステップST103において、直交座標方式を適用すると判定した場合には、ステップST106に進む。ステップST106は、上述した第1実施形態において説明した、直交座標系基準指令値Crefを用いてインプットシェーピング制御を適用した後に、関節座標系に変換してインプットシェーピング制御指令Pshapeを得るものと同一の処理である。そのため、詳細な処理手順の説明は省力する。このように得られたインプットシェーピング制御指令Pshapeは、ステップST105においてモータM1〜M3への制御指令値(位置指令)として設定され、制御に用いられる。

0091

ハンド部Hの軌道のズレが許容されるものとして、ステップST103において、関節座標方式を適用すると判定した場合にはステップST104に進む。ステップST104では、関節座標系基準指令値Prefを基にして、図16に示す特定の処理によって計算することでインプットシェーピング制御指令Pshapeを得る。このように得られたインプットシェーピング制御指令Pshapeも、ステップST105においてモータM1〜M3への制御指令値(位置指令)として設定され、制御に用いられる。

0092

関節座標系基準指令値Prefからインプットシェーピング制御指令Pshapeを得る手順においては、図16に示すように、まず、処理の最初のステップST111として、関節座標系基準指令設定部142に設定された関節座標系基準指令値としての軌道データPrefをインプットシェーピング制御適用前の指令u0として設定し、時系列データ数mをn0として設定する。

0093

そして、ステップST112として、関節座標系整形指令生成部143により、上記関節座標系の軌道データPrefを基にしてインプットシェーピング制御に係るフィルタ処理としてのデータ処理を行うことで入力整形を行い、関節座標系整形指令値としてのインプットシェーピング制御指令uMを生成する。インプット制御指令uMの計算は、振動特性記憶部34に記憶された固有周波数及び減衰係数のデータを用い、図7に示した上述の処理によって実行される。

0094

図16に戻って、最後に、ステップST113として、関節座標系整形指令値として得られたインプット制御指令uMを関節座標系変換指令値としてモータパルス指令Pshapeに設定する。

0095

上記のように構成することで、制御指令値切替部141によって制御方式を適切に切り替えつつ、ハンド部Hに動作を行わせることが可能となる。

0096

以上のように、本実施形態においては、上述の第1実施形態の構成を備えることで、同一の効果を得ることができるとともに、次のような特徴も備えている。

0097

すなわち、本実施形態における多関節ロボット101は、制御部103が、各モータM1〜M3に与えるべき基準指令値として関節座標系基準指令値を生成する関節座標系基準指令設定部142と、関節座標系基準指令設定部142により得られる関節座標系基準指令値に対して所定の入力整形としてのインプットシェーピング制御に係るフィルタ処理を行って関節座標系整形指令値を生成する関節座標系整形指令生成部143と、各モータM1〜M3に与える制御指令値を切り替えるべく切替命令を出力する制御指令値切替部141と、をさらに備えており、制御指令値切替部141からの切替命令に応じて、関節座標系変換指令生成部143により得られる関節座標系変換指令値に代わり、関節座標系基準指令設定部142により得られる関節座標系基準指令値、又は、関節座標系整形指令生成部143により得られる関節座標系整形指令値を基にして各モータM1〜M3の制御を行うように構成したものである。

0098

このように構成しているため、振動抑制の要否と軌道ずれの抑制の要否に応じて適正な制御指令値を選択することで、不要な制御を少なくして、より演算処理を高速化して多関節ロボット1の高速化を行うことが可能となっている。

0099

また、ハンド部HがウェハWを保持していない場合には、関節座標系変換指令生成部33により得られる関節座標系変換指令値に代わり、関節座標系基準指令設定部142により得られる関節座標系基準指令値を基にして各モータM1〜M3の制御を行うように、前記制御指令値切替部141が切替命令を出力するようにしているため、保持するワークWの有無により、適切に制御指令値を選択させることが可能となり、より利便性を高めることが可能となる。

0100

また、上記の多関節ロボット101を備えた半導体ウェハ搬送装置TDとして構成することも好適である。

0101

なお、各部の具体的な構成は、上述した実施形態のみに限定されるものではない。

0102

例えば、上述の実施形態における多関節ロボット1,101は、全ての関節J1〜J3が回転自由度を有する3リンク方式のものとなっていたが、本願発明の効果は、回転自由度を3つ有するもののみに限られず、回転自由度が1つ以上あり、他が直動自由度を有するものにおいても同様に得られる。すなわち、本発明は、直動又は回動可能な複数の関節によって駆動される複数のアーム(リンク)や直動部等の可動要素を備えており、その中の少なくとも1つの関節が回転自由度を有するものであれば適用することができ、上述の効果を得ることが可能である。

0103

さらに、関節を駆動するためのアクチュエータは、モータに限らず回転駆動するものであれば同様の効果が得られる。

0104

また、上述の実施形態においては、多関節ロボット1,101の先端に設けたハンド部Hを略U字形に形成し、その上面にワークとしてのウェハ(半導体ウェハ)Wを載置することでこれを保持するようにしていたが、ハンド部Hはこれに限らず様々な形状及び構成に変更することが可能である。

0105

また、直交座標系基準指令値に対して所定の入力整形を行った後に、関節座標系に変換して関節座標系指令値を生成することによって、ハンド部Hの軌道のずれを抑制する効果は、インプットシェーピング制御に係るフィルタ処理のみでなく、ローパスフィルタノッチフィルタなど他のフィルタ処理を用いる場合でも同様に得ることが可能であり、目標と合致した軌道で動作させることができる。また、こうした振動抑制を目的としたフィルタ処理以外にも、他の目的を有する様々な入力整形を用いることが可能である。

0106

その他の構成も、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変形が可能である。

0107

1…多関節ロボット
2…機械装置部
3…制御部
11…第1アーム要素
12…第2アーム要素
13…第3アーム要素
31…直交座標系基準指令設定部
32…直交座標系整形指令生成部
33…関節座標系変換指令生成部
141…制御指令値切替部
142…関節座標系基準指令設定部
143…関節座標系変換指令生成部
H…ハンド部
J1…第1関節
J2…第2関節
J3…第3関節
M1〜M3…モータ(アクチュエータ)
TD…半導体ウェハ搬送装置
W…半導体ウェハ(ワーク)

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