(57)【要約】      （修正有）【課題】搬送用途のために必要な設置面積および作業空間容積が最小限に抑えられ、搬送時間が最小限に抑えられる基板搬送オートメーションを提供する。【解決手段】駆動装置に接続される第１のアーム１４を備える搬送装置１０である。第１のアームは、第１のリンク１６と第２のリンク２０とエンドエフェクタ２４とを有する。第１のリンク、第２のリンク及びエンドエフェクタは、駆動装置から順に繋がっている。第１のリンク及び第２のリンクは、それぞれ異なる有効長を有する。第１のアームが伸長または収縮しているときに、エンドエフェクタが駆動装置に対して直線的にのみ動くことを可能にするべく、第２のリンクに対するエンドエフェクタの回転が制限される。回転を制限するために、複数のプーリ６６、８２、８８、９０及び少なくとも一つのバンド８４、８６、９２、９４を有するバンド駆動装置が設けられる。【選択図】図２Ａ
2018037673.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
駆動装置と、
前記駆動装置に接続される第１のアームであって、前記第１のアームは、第１のリンクと第２のリンクとエンドエフェクタとを有し、前記第１のリンク、前記第２のリンク、前記エンドエフェクタは前記駆動装置から順に繋がっており、前記第１のリンクおよび前記第２のリンクはそれぞれ異なる有効長を有する、前記第１のアームと；
前記第１のアームが伸長または収縮しているときに、前記エンドエフェクタが前記駆動装置に対して直線的にのみ動くことを可能にするべく、前記第２のリンクに対する前記エンドエフェクタの回転を制限するシステムと；
を備え、
前記システムは、前記第１のアームが伸長または収縮しているときに前記エンドエフェクタが前記駆動装置に対して直線的にのみ動くことを可能にするために、前記第１のリンク、前記第２のリンク、前記エンドエフェクタの相対的な回転を制御するバンド駆動装置を有し、
前記バンド駆動装置は複数のプーリ及び少なくとも一つのバンドを有し、前記複数のプーリは少なくとも一つの非円形プーリを有し、前記非円形プーリは、前記第１のアームが伸長または収縮しているときに、前記エンドエフェクタが前記駆動装置に対して直線的にのみ動くことを可能にするべく、前記それぞれ異なる有効長の影響を相殺するように構成される、
搬送装置。
【請求項２】
前記第１のリンクの前記有効長が前記第２のリンクの前記有効長よりも短い、請求項１に記載の搬送装置。
【請求項３】
前記第１のリンクの前記有効長が前記第２のリンクの前記有効長よりも長い、請求項１に記載の搬送装置。
【請求項４】
前記エンドエフェクタが、前記第１および第２のリンクの前記有効長の差と略等しい、前記手首関節と基板支持部の中心線との間の横方向オフセットを有する、請求項１に記載の搬送装置。
【請求項５】
回転を制限する前記システムが、前記第１のアームが伸長または収縮されるときに、前記手首関節が前記駆動装置の中心回転軸に対して前記横方向オフセットに維持された状態で、前記エンドエフェクタを平行移動させるように構成される、請求項４に記載の搬送装置。
【請求項６】
前記エンドエフェクタの回転を制限する前記システムが、前記第１のアームが伸長または収縮されるときに、前記駆動装置に対する前記エンドエフェクタの半径方向のみの運動を提供する、請求項１に記載の搬送装置。
【請求項７】
前記エンドエフェクタの回転を制限する前記システムが、前記エンドエフェクタが前記第１および第２のリンクの位置にかかわりなく前記駆動装置に対する半径方向に向くように前記エンドエフェクタの配向を束縛するように構成される、請求項１に記載の搬送装置。
【請求項８】
前記エンドエフェクタが、その上で少なくとも２枚の離間配置された基板を支持するように構成され、
前記手首関節と、前記第１のアームが伸長または収縮されるときの前記エンドエフェクタの直線線形運動経路の中心との間に横方向オフセットが設けられ、
前記横方向オフセットは、前記第１のアームが伸長または収縮されるときにおける、前記手首関節が前記駆動装置の中心回転軸に対して前記横方向オフセットに維持された状態での、前記エンドエフェクタの平行的な移動のみの運動のために設けられる、請求項１に記載の搬送装置。
【請求項９】
前記プーリが、前記第２のリンクまたは前記エンドエフェクタに固定接続される少なくとも１つのプーリを有する、請求項１に記載の搬送装置。
【請求項１０】
前記エンドエフェクタは、基板支持部と、前記基板支持部と前記手首関節とを接続する脚を有し、前記脚は、前記手首関節に接続される第１の部分及び前記基板支持部に接続される第２の部分を有する、請求項１に記載の搬送装置。
【請求項１１】
前記エンドエフェクタが、２つの基板支持部、および前記基板支持部を前記手首関節に接続する脚フレームを有し、
前記脚フレームは基部および２本の脚を有してＵ字形であり、
各脚は前記基板支持部の個別の１つに接続され、前記手首関節は、前記基部の中心からオフセットされた場所において前記エンドエフェクタを前記第２のリンクに接続する、請求項１に記載の搬送装置。
【請求項１２】
前記システムは、前記第１のアームが伸長または収縮しているときに前記エンドエフェクタが前記駆動装置に対して直線的にのみ動くことを可能にすべく前記第２のリンクに対する前記エンドエフェクタの回転を制限するために、前記駆動装置の２つの駆動シャフトを協調して動かすように構成される、請求項１に記載の搬送装置。
【請求項１３】
前記システムは、前記第１のアームが伸長または収縮しているときに、前記駆動装置に対する前記エンドエフェクタの回転を妨げるように構成される、請求項１に記載の装置。
【請求項１４】
駆動装置と、
前記駆動装置に接続される第１のアームであって、前記第１のアームは、第１のリンクと第２のリンクとエンドエフェクタとを有し、前記第１のリンク、前記第２のリンク、前記エンドエフェクタは前記駆動装置から順に繋がっており、前記第１のリンクおよび前記第２のリンクは異なる有効長を有する、前記第１のアームと；
を有する搬送装置であって、
前記第１のアームが伸長または収縮しているときに、前記エンドエフェクタが前記駆動装置に対して直線的にのみ動くことを可能にするように、前記駆動装置及び前記第１のアームと前記エンドエフェクタとの結合部は、前記第２のリンクに対する前記エンドエフェクタの回転を制限するように構成され、
前記結合部は、前記エンドエフェクタが前記駆動装置に対して直線的にのみ動くことを可能にすべく前記第２のリンクに対する前記エンドエフェクタの回転を制限することを助けるように構成されるバンド駆動装置を有し、
前記エンドエフェクタは、前記第１のアームが伸長または収縮しているときは前記駆動装置に対して回転せず、
前記バンド駆動装置は複数のプーリ及び少なくとも一つのバンドを有し、前記複数のプーリは少なくとも一つの非円形プーリを有し、前記非円形プーリは、前記第１のアームが伸長または収縮しているときに、前記エンドエフェクタが前記駆動装置に対して直線的にのみ動くことを可能にするべく、前記それぞれ異なる有効長の影響を相殺するように構成される、
搬送装置。
【請求項１５】
前記第１のリンクの前記有効長が前記第２のリンクの前記有効長よりも短い、請求項１４に記載の搬送装置。
【請求項１６】
前記エンドエフェクタが、前記第１および第２のリンクの前記有効長の差と略等しい、前記手首関節と基板支持部の中心線との間の横方向オフセットを有し、
前記連結部が、前記第１のアームが伸長または収縮されるときに、前記手首関節が前記駆動装置の中心回転軸に対して前記横方向オフセットに維持された状態で、前記エンドエフェクタを平行移動させるように構成される、
請求項１４に記載の搬送装置。
【請求項１７】
前記連結部が、前記第１のアームが伸長または収縮されるときに、前記駆動装置に対する前記エンドエフェクタの半径方向のみの運動を提供する、請求項１４に記載の搬送装置。
【請求項１８】
前記連結部が、前記エンドエフェクタが前記第１および第２のリンクの位置にかかわりなく前記駆動装置に対する半径方向に向くように前記エンドエフェクタの配向を束縛するように構成される、請求項１４に記載の搬送装置。
【請求項１９】
前記プーリが、前記第２のリンクまたは前記エンドエフェクタに固定接続される少なくとも１つのプーリを有する、請求項１４に記載の搬送装置。
【請求項２０】
前記エンドエフェクタは、基板支持部と、前記基板支持部と前記手首関節とを接続する脚を有し、前記脚は、前記手首関節に接続される第１の部分及び前記基板支持部に接続される第２の部分を有する、請求項１４に記載の搬送装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
開示される実施形態は、不等リンク長を有するアームを有するロボットに関し、より詳細には、１枚以上の基板を各々支持する、不等リンク長を有する１本以上のアームを有するロボットに関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体、ＬＥＤ、太陽光、ＭＥＭＳまたはその他のデバイスの製造に関連付けられるものなどの用途のための真空、大気および制御環境処理は、基板、および基板に関連付けられる運搬台を保管場所、処理場所またはその他の場所へ、またはそこから搬送するために、ロボット技術および他の形態のオートメーションを利用する。基板のこのような搬送は、１枚以上の基板を搬送する単一のアームを用いて、または１枚以上の基板を各々搬送する複数のアームを用いて、個々の基板、基板の集団を動かしてもよい。製造の多くは、例えば、半導体製造に関連付けられるもののように、設置面積および容積が重要である清浄または真空環境内で行われる。さらに、自動搬送の多くは、搬送時間の最小化によってサイクル時間の短縮ならびに関連設備のスループットおよび利用率の増大がもたらされる場合に実施される。したがって、所与の範囲の搬送用途のために必要な設置面積および作業空間容積が最小限に抑えられ、搬送時間が最小限に抑えられる基板搬送オートメーションを提供することが望まれている。
【摘要】
【０００３】
以下の摘要は単に例示となることを意図されているにすぎない。摘要は請求項を限定することを意図されてはいない。
【０００４】
例示的実施形態の一態様によれば、搬送装置は、駆動装置と、駆動装置に接続される第１のアームであって、第１のアームは、駆動装置と直列に接続される、第１のリンク、第２のリンクおよびエンドエフェクタを有し、第１のリンクおよび第２のリンクは異なる有効長を有する、第１のアームと、第１のアームが伸長または収縮されるときに駆動装置に対するエンドエフェクタの実質的に直線のみの運動を提供するために、第２のリンクに対するエンドエフェクタの回転を制限するためのシステムと、を有する。
例示的実施形態の別の態様によれば、駆動装置によってアームの第１のリンクを回転させることと、第１のリンクが回転されるときにアームの第２のリンクを回転させること、ただし、第２のリンクは第１のリンク上で回転される、回転させることと、第２のリンク上でエンドエフェクタを回転させること、ただし、第１および第２のリンクは異なる有効長を有し、第２のリンク上におけるエンドエフェクタの回転は、アームが伸長または収縮されるときに、エンドエフェクタが駆動装置に対する実質的に直線のみの運動に制限されるように、束縛される、回転させることと、を含む、方法が提供される。
例示的実施形態の別の態様によれば、駆動装置と、駆動装置に接続されるアームであって、アームは、第１の関節において駆動装置に接続される第１のリンク、第２の関節において第１のリンクに接続される第２のリンク、および第３の関節において第２のリンクに接続されるエンドエフェクタを有し、第１のリンクは、第２および第３の関節の間の第２のリンクの第２の長さと異なる第１および第２の関節の間の第１の長さを有し、第３の関節におけるエンドエフェクタの運動は、アームの伸長および収縮の間に駆動装置の回転中心に対する実質的に直線の半径方向線内をたどるように束縛される、アームと、を有する搬送装置が提供される。
【０００５】
例示的実施形態の一態様によれば、
駆動装置と、
前記駆動装置に接続される第１のアームであって、前記第１のアームは、第１のリンクと第２のリンクとエンドエフェクタとを有し、前記第１のリンク、前記第２のリンク、前記エンドエフェクタは前記駆動装置から順に繋がっており、前記第１のリンクおよび前記第２のリンクはそれぞれ異なる有効長を有する、前記第１のアームと；
前記第１のアームが伸長または収縮しているときに、前記エンドエフェクタが前記駆動装置に対して直線的にのみ動くことを可能にするべく、前記第２のリンクに対する前記エンドエフェクタの回転を制限するシステムと；
を備える搬送装置であって、
前記システムは、前記第１のアームが伸長または収縮しているときに前記エンドエフェクタが前記駆動装置に対して直線的にのみ動くことを可能にするために、前記第１のリンク、前記第２のリンク、前記エンドエフェクタの相対的な回転を制御するバンド駆動装置を有し、
前記バンド駆動装置は複数のプーリ及び少なくとも一つのバンドを有し、前記複数のプーリは少なくとも一つの非円形プーリを有し、前記非円形プーリは、前記第１のアームが伸長または収縮しているときに、前記エンドエフェクタが前記駆動装置に対して直線的にのみ動くことを可能にするべく、前記それぞれ異なる有効長の影響を相殺するように構成される、
搬送装置が提供される。
【０００６】
例示的実施形態の一態様によれば、
駆動装置と、
前記駆動装置に接続される第１のアームであって、前記第１のアームは、第１のリンクと第２のリンクとエンドエフェクタとを有し、前記第１のリンク、前記第２のリンク、前記エンドエフェクタは前記駆動装置から順に繋がっており、前記第１のリンクおよび前記第２のリンクは異なる有効長を有する、前記第１のアームと；
を有する搬送装置であって、
前記第１のアームが伸長または収縮しているときに、前記エンドエフェクタが前記駆動装置に対して直線的にのみ動くことを可能にするように、前記駆動装置及び前記第１のアームと前記エンドエフェクタとの結合部は、前記第２のリンクに対する前記エンドエフェクタの回転を制限するように構成され、
前記結合部は、前記エンドエフェクタが前記駆動装置に対して直線的にのみ動くことを可能にすべく前記第２のリンクに対する前記エンドエフェクタの回転を制限することを助けるように構成されるバンド駆動装置を有し、
前記エンドエフェクタは、前記第１のアームが伸長または収縮しているときは前記駆動装置に対して回転せず、
前記バンド駆動装置は複数のプーリ及び少なくとも一つのバンドを有し、前記複数のプーリは少なくとも一つの非円形プーリを有し、前記非円形プーリは、前記第１のアームが伸長または収縮しているときに、前記エンドエフェクタが前記駆動装置に対して直線的にのみ動くことを可能にするべく、前記それぞれ異なる有効長の影響を相殺するように構成される、
搬送装置が提供される。
【０００７】
上述の態様およびその他の特徴は以下の記載において添付の図面に関連して説明される。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１Ａ】搬送装置の上面図である。
【図１Ｂ】搬送装置の側面図である。
【図２Ａ】搬送装置の上面部分概略図である。
【図２Ｂ】搬送装置の側面断面部分概略図である。
【図３Ａ−Ｃ】搬送装置の上面図である。
【図４】グラフィカルプロットを示す図である。
【図５Ａ】搬送装置の上面図である。
【図５Ｂ】搬送装置の側面図である。
【図６Ａ】搬送装置の上面部分概略図である。
【図６Ｂ】搬送装置の側面断面部分概略図である。
【図７Ａ−Ｃ】搬送装置の上面図である。
【図８】グラフィカルプロットを示す図である。
【図９】搬送装置の側面断面部分概略図である。
【図１０Ａ】搬送装置の上面図である。
【図１０Ｂ】搬送装置の側面図である。
【図１１Ａ】搬送装置の上面図である。
【図１１Ｂ】搬送装置の側面図である。
【図１２】搬送装置の側面断面部分概略図である。
【図１３】搬送装置の側面断面部分概略図である。
【図１４Ａ−Ｃ】搬送装置の上面図である。
【図１５Ａ】搬送装置の上面図である。
【図１５Ｂ】搬送装置の側面図である。
【図１６Ａ】搬送装置の上面図である。
【図１６Ｂ】搬送装置の側面図である。
【図１７Ａ】搬送装置の上面図である。
【図１７Ｂ】搬送装置の側面図である。
【図１８】搬送装置の側面断面部分概略図である。
【図１９】搬送装置の側面断面部分概略図である。
【図２０Ａ−Ｃ】搬送装置の上面図である。
【図２１Ａ】搬送装置の上面図である。
【図２１Ｂ】搬送装置の側面図である。
【図２２Ａ】搬送装置の上面図である。
【図２２Ｂ】搬送装置の側面図である。
【図２３】搬送装置の側面断面部分概略図である。
【図２４Ａ−Ｃ】搬送装置の上面図である。
【図２５Ａ】搬送装置の上面図である。
【図２５Ｂ】搬送装置の側面図である。
【図２６Ａ−Ｃ】搬送装置の上面図である。
【図２７Ａ】搬送装置の上面図である。
【図２７Ｂ】搬送装置の側面図である。
【図２８Ａ】搬送装置の上面図である。
【図２８Ｂ】搬送装置の側面図である。
【図２９Ａ−Ｃ】搬送装置の上面図である。
【図３０Ａ】搬送装置の上面図である。
【図３０Ｂ】搬送装置の側面図である。
【図３１Ａ】搬送装置の上面図である。
【図３１Ｂ】搬送装置の側面図である。
【図３２Ａ】搬送装置の上面図である。
【図３２Ｂ】搬送装置の上面図である。
【図３２Ｃ】搬送装置の上面図である。
【図３２Ｄ】搬送装置の上面図である。
【図３３Ａ】搬送装置の上面図である。
【図３３Ｂ】搬送装置の側面図である。
【図３４Ａ−Ｃ】搬送装置の上面図である。
【図３５Ａ】搬送装置の上面図である。
【図３５Ｂ】搬送装置の側面図である。
【図３６】搬送装置の上面図である。
【図３７Ａ】搬送装置の上面図である。
【図３７Ｂ】搬送装置の側面図である。
【図３８Ａ】搬送装置の上面図である。
【図３８Ｂ】搬送装置の側面図である。
【図３９】搬送装置の上面図である。
【図４０Ａ】搬送装置の上面図である。
【図４０Ｂ】搬送装置の側面図である。
【図４１】搬送装置の上面図である。
【図４２】搬送装置の上面図である。
【図４３Ａ】搬送装置の上面図である。
【図４３Ｂ】搬送装置の側面図である。
【図４４】搬送装置の上面図である。
【図４５】搬送装置の上面図である。
【図４６Ａ】搬送装置の上面図である。
【図４６Ｂ】搬送装置の側面図である。
【図４７Ａ】搬送装置の上面図である。
【図４７Ｂ】搬送装置の側面図である。
【図４８】搬送装置の上面図である。
【図４９】搬送装置の上面図である。
【図５０Ａ】搬送装置の上面図である。
【図５０Ｂ】搬送装置の側面図である。
【図５１】搬送装置の上面図である。
【図５２Ａ】搬送装置の上面図である。
【図５２Ｂ】搬送装置の側面図である。
【図５３】搬送装置の上面図である。
【図５４Ａ】搬送装置の上面図である。
【図５４Ｂ】搬送装置の側面図である。
【図５５Ａ−Ｃ】搬送装置の上面図である。
【図５６Ａ】搬送装置の上面図である。
【図５６Ｂ】搬送装置の側面図である。
【図５７Ａ−Ｃ】搬送装置の上面図である。
【図５８Ａ】搬送装置の上面図である。
【図５８Ｂ】搬送装置の側面図である。
【図５９Ａ】搬送装置の上面図である。
【図５９Ｂ】搬送装置の上面図である。
【図５９Ｃ】搬送装置の上面図である。
【図６０Ａ】搬送装置の上面図である。
【図６０Ｂ】搬送装置の側面図である。
【図６１Ａ】搬送装置の上面図である。
【図６１Ｂ】搬送装置の上面図である。
【図６１Ｃ】搬送装置の上面図である。
【図６２】搬送装置の上面図である。
【図６３】例示的なプーリを示す図である。
【図６４】搬送装置の上面図である。
【図６５】搬送装置のコピー図である。
【図６６Ａ】基板搬送ロボットの一例の上面図である。
【図６６Ｂ】基板搬送ロボットの一例の側面図である。
【図６７Ａ−Ｃ】基板搬送ロボットの一例の上面図である。
【図６８Ａ】基板搬送ロボットの一例の上面図である。
【図６８Ｂ】基板搬送ロボットの一例の上面図である。
【図６９Ａ】基板搬送ロボットの一例の上面図である。
【図６９Ｂ】基板搬送ロボットの一例の側面図である。
【図７０Ａ】基板搬送ロボットの一例の上面概略図である。
【図７０Ｂ】基板搬送ロボットの一例の断面概略図である。
【図７１Ａ】基板搬送ロボットの一例の上面概略図である。
【図７１Ｂ】基板搬送ロボットの一例の断面概略図である。
【図７２Ａ−Ｃ】は、基板搬送ロボットの一例の上面図である。
【図７３Ａ−Ｃ】基板搬送ロボットの一例の上面図である。
【図７４Ａ】基板搬送ロボットの一例の上面図である。
【図７４Ｂ】基板搬送ロボットの一例の側面図である。
【図７５Ａ】基板搬送ロボットの一例の上面概略図である。
【図７５Ｂ】基板搬送ロボットの一例の断面概略図である。
【図７６Ａ】基板搬送ロボットの一例の上面概略図である。
【図７６Ｂ】基板搬送ロボットの一例の断面概略図である。
【図７７Ａ−Ｃ】基板搬送ロボットの一例の上面図である。
【図７８Ａ−Ｃ】基板搬送ロボットの一例の上面図である。
【図７９Ａ】基板搬送ロボットの一例の上面図である。
【図７９Ｂ】基板搬送ロボットの一例の側面図である。
【図８０Ａ】基板搬送ロボットの一例の上面概略図である。
【図８０Ｂ】基板搬送ロボットの一例の断面概略図である。
【図８１Ａ−Ｃ】基板搬送ロボットの一例の上面図である。
【図８２Ａ−Ｃ】基板搬送ロボットの一例の上面図である。
【図８３Ａ】基板搬送ロボットの一例の上面図である。
【図８３Ｂ】基板搬送ロボットの一例の側面図である。
【図８４Ａ】基板搬送ロボットの一例の上面図である。
【図８４Ｂ】基板搬送ロボットの一例の側面図である。
【図８５Ａ−Ｃ】基板搬送ロボットの一例の上面図である。
【図８６Ａ−Ｃ】基板搬送ロボットの一例の上面図である。
【図８７Ａ】基板搬送ロボットの一例の上面概略図である。
【図８７Ｂ】基板搬送ロボットの一例の断面概略図である。
【図８８Ａ】基板搬送ロボットの一例の上面概略図である。
【図８８Ｂ】基板搬送ロボットの一例の断面概略図である。
【図８９Ａ】基板搬送ロボットの一例の上面概略図である。
【図８９Ｂ】基板搬送ロボットの一例の断面概略図である。
【図９０Ａ】基板搬送装置の一例の上面図である。
【図９０Ｂ】基板搬送装置の一例の側面図である。
【図９１Ａ】基板搬送装置の一例の上面図である。
【図９１Ｂ】基板搬送装置の一例の側面図である。
【例示的実施形態の詳細説明】
【０００９】
以下に開示される実施形態のほかに、開示される実施形態は他の実施形態が可能であり、さまざまな方法で実施または実行することができる。それゆえ、開示される実施形態はその適用において、以下の記載に説明されているか、または図面に示されている構造の細部および構成要素の配置に限定されないことを理解されたい。１つの実施形態のみが本明細書に記載されている場合には、これに関する請求項はその実施形態に限定されるべきではない。さらに、これに関する請求項は、確実な除外、限定、または放棄を表明する明確で説得力のある証拠がないかぎり、限定的に読むべきではない。
【００１０】
次に、図１Ａおよび図１Ｂを参照すると、駆動装置１２およびアーム１４を有するロボット１０の上面図および側面図がそれぞれ示されている。アーム１４は収縮位置で示されている。アーム１４は、駆動装置１２の中心回転軸１８の周りに回転可能な上腕または第１のリンク１６を有する。アーム１４は、肘回転軸２２の周りに回転可能な前腕または第２のリンク２０をさらに有する。アーム１４は、手首回転軸２６の周りに回転可能なエンドエフェクタまたは第３のリンク２４をさらに有する。エンドエフェクタ２４は基板２８を支持する。説明されるように、アーム１４は、駆動装置１２の中心回転軸１８と一致する線形経路３２と（図１Ａに見られるように）一致してもよい半径方向経路３０、または線形経路３２と平行な経路、例えば、経路３４、３６もしくは他のものに沿って基板２８が搬送されるように駆動装置１２と協働するように構成される。図示されている実施形態では、前腕または第２のリンク２０の関節間長さは上腕または第１のリンク１６の関節間長さよりも大きい。図示されている実施形態では、エンドエフェクタまたは第３のリンク２４の横方向オフセット３８は前腕２０および上腕１６の関節間長さの差に相当する。以下においてさらに詳細に説明されるように、横方向オフセット３８はアーム１４の伸長および収縮の間に実質的に一定に維持され、それにより、基板２８は、線形経路に対する基板２８またはエンドエフェクタ２４の回転を伴うことなく、線形経路に沿って動かされる。これは、説明されるように、前腕２０に対する手首２６におけるエンドエフェクタ２４の回転を制御するための追加の制御軸を用いることなく、アーム１４の内部の構造を用いて達成される。図１Ａに関して開示されている実施形態の一態様では、第３のリンクまたはエンドエフェクタ２４の質量中心は手首中心線または回転軸２６に存在してもよい。代替的に、第３のリンクまたはエンドエフェクタ２４の質量中心は、中心回転軸１８からオフセットされた（３８）経路４０に沿って存在してもよい。このようにして、アームの伸長および収縮の間に質量が別様にオフセットされた結果として加えられるモーメントによる、エンドエフェクタ２４をリンク１６、２０に対して束縛するバンドへの外乱は最小限に抑えられてもよい。ここで、質量中心は、基板がある状態もしくはない状態で決定されてもよいし、またはその中間で決定されてもよい。代替的に、第３のリンクまたはエンドエフェクタ２４の質量中心は任意の好適な場所に存在してもよい。図示されている実施形態では、基板搬送装置１０は、中心回転軸１８上で駆動部１２に結合された可動アームアセンブリ１４を用いて基板２８を搬送する。基板支持体２４は手首回転軸２６上でアームアセンブリ１４に結合される。ここで、アームアセンブリ１４は、図３Ａ〜Ｃに関して見られるように、伸長および収縮の間に中心回転軸１８の周りに回転する。手首回転軸２６は伸長および収縮の間に、中心回転軸１８に対する半径方向経路、例えば、経路３０、３４または３６と平行であり、そこから３８または他のようにオフセットされた手首経路４０に沿って動く。基板支持体２４は同様に伸長および収縮の間に、回転を伴うことなく半径方向経路３０と平行に動く。開示されている実施形態の他の態様においてより詳細に説明されるように、前腕の長さが上腕のものよりも短いという、エンドエフェクタをほぼ純粋に半径方向の運動で動くように束縛する原理および構造が適用されてもよい。さらに、複数枚の基板がエンドエフェクタによって扱われるという特徴が適用されてもよい。さらに、１枚以上の追加の基板を扱う第２のアームが、駆動装置と接続して用いられるという特徴が適用されてもよい。したがって、このような変形例は全て包含されてもよい。
【００１１】
図２Ａおよび図２Ｂを同様に参照すると、図１Ａおよび図１Ｂに示されるアーム１４の個々のリンクを駆動するために用いられる内部機構を示すシステム１０の部分概略上面図および側面図がそれぞれ示されている。駆動装置１２は、ハウジング６０に結合され、第１および第２のシャフト６２、６４をそれぞれ駆動する、対応する第１および第２のエンコーダ５６、５８を有する第１および第２のモータ５２、５４を有する。ここで、シャフト６２はプーリ６６に結合されてもよく、シャフト６４は上腕１６に結合されてもよく、シャフト６２、６４は同心状であるか、または別様に配設されてもよい。代替的な態様では、任意の好適な駆動装置が提供されてもよい。ハウジング６０はチャンバ６８と連通していてもよく、蛇腹７０、チャンバ６８、およびハウジング６０の内部部分は真空環境７２を大気環境７４から隔離する。ハウジング６０は可動台としてスライド７６上をｚ方向にスライドしてもよく、ハウジング６０、およびそこに結合されたアーム１４をｚ（８０）方向に選択的に動かすために、親ねじまたはその他の好適な垂直もしくは線形ｚ駆動装置７８が提供されてもよい。図示されている実施形態では、上腕１６はモータ５４によって中心回転軸１８の周りに駆動される。同様に、前腕は、モータ５２によって、従来の円形プーリおよびバンド等のプーリ６６、８２およびバンド８４、８６を有するバンド駆動装置を通じて駆動される。代替的な態様では、前腕２０を上腕１６に対して駆動するための任意の好適な構造が提供されてもよい。プーリ６６および８２の間の比は１：１、２：１または任意の好適な比であってもよい。エンドエフェクタを有する第３のリンク２４は、リンク１６に対して接地されるプーリ８８、エンドエフェクタもしくは第３のリンク２４に対して接地されるプーリ９０、ならびにプーリ８８およびプーリ９０を束縛するバンド９２、９４を有するバンド駆動装置によって束縛されてもよい。説明されるように、第３のリンク２４が、アーム１４の伸長および収縮の間に回転を伴うことなく半径方向経路をたどるために、プーリ８８、９０の間の比は一定でなくてもよい。これは、プーリ８８、９０は、２つの非円形プーリ等の、１つ以上の非円形プーリであってもよい場合、またはプーリ８８、９０の一方は円形であり、他方は非円形であってもよい場合に達成されてもよい。代替的に、第３のリンクまたはエンドエフェクタ２４の経路を説明されているように束縛するために、任意の好適な連結装置またはリンケージが提供されてもよい。図示されている実施形態では、少なくとも１つの非円形プーリが上腕１６および前腕２０の不等長の影響を相殺し、それにより、エンドエフェクタ２４は最初の２本のリンク１６、２０の位置にかかわりなく半径方向３０に向くようにしている。実施形態は、非円形であるプーリ９０および円形であるプーリ８８に関して説明されることになる。代替的に、プーリ８８が非円形であってもよく、プーリ９０が円形であってもよい。代替的に、プーリ８８および９２が非円形であってもよく、あるいはアーム１４のリンクを説明されているように束縛するための任意の好適な連結装置が提供されてもよい。例として、１９８９年９月１２日に発行され、非円形駆動装置（Ｎｏｎｃｉｒｃｕｌａｒ  Ｄｒｉｖｅ）と題する米国特許第４，８６５，５７７号に、非円形プーリまたはスプロケットが説明されている。同特許はその全体が本明細書において参照により組み込まれている。代替的に、アーム１４のリンクを説明されているように束縛するための任意の好適な連結装置が提供されてもよく、例えば、任意の好適な可変比駆動装置あるいは連結装置、連結歯車もしくはスプロケット、カムまたはその他のものが、単独で、または好適なリンケージもしくはその他の連結装置と組み合わせて用いられてもよい。図示されている実施形態では、肘プーリ８８は上腕１６に結合され、丸形または円形に示され、手首または第３のリンク２４に結合された手首プーリ９０は、非円形に示されている。手首プーリの形状は非円形であり、半径方向軌道３０に対して直角な線９６の周りに対称性を有してもよい。線９６は同様に、例えば、図３Ｂに見られるように、手首軸２６が肩軸１８に最も接近した状態で前腕２０および上腕１６が互いの真上に並ぶと、２つのプーリ８８、９０の間の線と一致するかまたはそれと平行になってもよい。プーリ９０の形状は、アーム１４が伸長および収縮する際にバンド９２、９４がぴんと張ったままになり、手首回転軸２６からの変化する半径方向距離１０２、１０４を有するプーリ９０の反対側に接点９８、１００を確立するようなものになっている。例えば、図３Ｂに示される配向においては、プーリ上の２つのバンドの接点９８、１００の各々は、手首回転軸２６から等しい半径方向距離１０２、１０４にある。これは、それぞれの比を示す図４に関してさらに説明されることになる。アーム１４が回転するために、ロボットの駆動シャフト６２、６４は両方ともアームの回転方向に同じ量だけ動く必要がある。エンドエフェクタ２４が直線経路に沿って半径方向に伸長および収縮するために、２本の駆動シャフト６２、６４は、例えば、本セクションにおいて後に提示される例示的な逆運動学方程式に従って、協調して動く必要がある。ここで、基板搬送装置１０は、基板２８を搬送するようになっている。前腕２０は上腕１６に回転可能に結合され、中心軸１８から上腕リンク長だけオフセットされた肘軸２２の周りに回転可能である。エンドエフェクタ２４は前腕２０に回転可能に結合され、肘軸２２から前腕リンク長だけオフセットされた手首軸２６の周りに回転可能である。手首プーリ９０はエンドエフェクタ２４に固定され、バンド９２、９４を用いて肘プーリ８８に結合される。ここで、前腕リンク長は上腕リンク長と異なり、エンドエフェクタは肘プーリ、手首プーリおよびバンドによって上腕に対して束縛され、それにより、基板は中心軸１８に対する線形半径方向経路３０に沿って動く。ここで、基板支持体２４は、基板支持体連結装置９２を用いて上腕１６に結合され、肘回転軸２２の周りの前腕２０と上腕１６との間の相対運動によって手首回転軸２６の周りに駆動される。図３Ａ、３Ｂおよび３Ｃは図１および２のロボットの伸長運動を示す。図３Ａは、アーム１４がその収縮位置にある状態におけるロボット１０の上面図を示す。図３Ｂは、前腕２０が上腕１６の上に整列された状態における部分的に伸長した���ーム１４を示し、エンドエフェクタの横方向オフセット３８は前腕２０および上腕１６の関節間長さの差に相当することを図解している。図３Ｃは、完全な伸長ではないが、伸長位置にあるアーム１４を示す。
【００１２】
例示的な順運動学が提供されてもよい。代替的な態様では、任意の好適な順運動学が、代替構造に対応するために提供されてもよい。以下の例示的な方程式は、エンドエフェクタの位置をモータの位置の関数として求めるために用いられてもよい。
ｘ２＝ｌ１  ｃｏｓ θ１＋ｌ２  ｃｏｓ θ２                    （１．１）
ｙ２＝ｌ１  ｓｉｎ θ１＋ｌ２  ｓｉｎ θ２                    （１．２）
Ｒ２＝ｓｑｒｔ（ｘ２２＋ｙ２２）                              （１．３）
Ｔ２＝ａｔａｎ２（ｙ２，ｘ２）                                （１．４）
α３＝ａｓｉｎ（ｄ３／Ｒ２）  ここで、ｄ３＝ｌ２−ｌ１        （１．５）
α１２＝θ１−θ２                                            （１．６）
α１２＜πならば：Ｒ＝ｓｑｒｔ（Ｒ２２−ｄ３２）＋ｌ３，Ｔ＝Ｔ２＋α３、さもなければ、Ｒ＝−ｓｑｒｔ（Ｒ２２−ｄ３２）＋ｌ３，Ｔ＝Ｔ２−α３＋π    （１．７）
【００１３】
例示的な逆運動学が提供されてもよい。代替的な態様では、任意の好適な逆運動学が、代替構造に対応するために提供されてもよい。以下の例示的な方程式は、エンドエフェクタの指定された位置を達成するためのモータの位置を求めるために利用されてもよい。
ｘ３＝Ｒ ｃｏｓ Ｔ                                          （１．８）
ｙ３＝Ｒ ｓｉｎ Ｔ                                          （１．９）
ｘ２＝ｘ３−ｌ３  ｃｏｓ Ｔ＋ｄ３  ｓｉｎ Ｔ                （１．１０）
ｙ２＝ｙ３−ｌ３  ｓｉｎ Ｔ−ｄ３  ｃｏｓ Ｔ                （１．１１）
Ｒ２＝ｓｑｒｔ（ｘ２２＋ｙ２２）                              （１．１２）
Ｔ２＝ａｔａｎ２（ｙ２，ｘ２）                                （１．１３）
α１＝ａｃｏｓ（（Ｒ２２＋ｌ１２−ｌ２２）／（２Ｒ２ｌ１））    （１．１４）
α２＝ａｃｏｓ（（Ｒ２２−ｌ１２＋ｌ２２）／（２Ｒ２ｌ２））    （１．１５）
Ｒ＞ｌ３ならば：θ１＝Ｔ２＋α１，θ２＝Ｔ２−α２、さもなければ：θ１＝Ｔ２−α１，θ２＝Ｔ２＋α２                                            （１．１６）
【００１４】
運動学方程式においては以下の命名法が用いられてもよい。
ｄ３＝エンドエフェクタの横方向オフセット（ｍ）
ｌ１＝第１のリンクの関節間長さ（ｍ）
ｌ２＝第２のリンクの関節間長さ（ｍ）
ｌ３＝手首関節からエンドエフェクタ上の基準点まで測定された、エンドエフェクタを有する第３のリンクの長さ（ｍ）
Ｒ＝エンドエフェクタの半径方向位置（ｍ）
Ｒ２＝手首関節の半径座標（ｍ）
Ｔ＝エンドエフェクタの角度位置（ｒａｄ）
Ｔ２＝手首関節の角度座標（ｒａｄ）
ｘ２＝手首関節のｘ座標（ｍ）
ｘ３＝エンドエフェクタのｘ座標（ｍ）
ｙ２＝手首関節のｙ座標（ｍ）
ｙ３＝エンドエフェクタのｙ座標（ｍ）
θ１＝第１のリンクに結合された駆動シャフトの角度位置（ｒａｄ）
θ２＝第２のリンクに結合された駆動シャフトの角度位置（ｒａｄ）。
【００１５】
上記の例示的な運動学方程式は、エンドエフェクタ２４がアーム１４の最初の２本のリンク１６、２０の位置にかかわりなく半径方向３０に向くように第３のリンク２４の配向を束縛する好適な駆動装置、例えば、バンド駆動装置、を設計するために用いられてもよい。
【００１６】
図４を参照すると、第３のリンクの配向を束縛するバンド駆動装置の伝達比ｒ３１  １２２の、ロボットの中心からエンドエフェクタの根元まで測定されたアームの正規化された伸長、すなわち、（Ｒ−ｌ３）／ｌ１の関数としてのプロット１２０が示されている。伝達比ｒ３１は、どちらも第２のリンクに対して定義される、第３のリンクに取り付けられたプーリの角速度、ω３２の、第１のリンクに取り付けられたプーリの角速度、ω１２に対する比として定義される。図は、異なるｌ２／ｌ１（０．１の増分で０．５〜１．０、および０．２の増分で１．０〜２．０）についての伝達比ｒ３１をグラフで示している。非円形プーリ（単数または複数）の外形、例えば、図２Ａ、５４Ａおよび５４Ｂに示されている外形は、図４に係る伝達比ｒ３１を達成するように算出されてもよい。
【００１７】
開示されている実施形態では、エンドエフェクタ運動を束縛するために１つ以上の非円形プーリ（単数または複数）またはその他の好適なデバイスを用いることにより、同じ格納容積を有する等リンクアームと比べてより長いリーチが得られてもよい。代替的な態様では、第１のリンクはモータによって、直接か、または任意の種類の連結装置もしくは伝達機構を介するかのいずれかによって駆動されてもよい。ここでは、任意の好適な伝達比を用いることができる。代替的に、第２のリンクを作動させるバンド駆動装置は、ベルト駆動装置、ケーブル駆動装置、歯車駆動装置、リンケージベースのメカニズムまたは以上のものの任意の組み合わせ等の、同等の機能性を有する任意の他の機構によって置換されてもよい。同様に、第３のリンクを束縛するバンド駆動装置は、ベルト駆動装置、ケーブル駆動装置、非円形歯車、リンケージベースのメカニズムまたは以上のものの任意の組み合わせ等の、任意の他の好適な機構によって置換されてもよい。ここで、エンドエフェクタは半径方向に向いていてもよいが、そうである必要はない。例えば、エンドエフェクタは第３のリンクに対して、任意の好適なオフセットを有して位置付けられ、任意の好適な方向を向いていてもよい。さらに、代替的な態様では、第３のリンクは複数のエンドエフェクタまたは基板を運搬してもよい。任意の好適な数のエンドエフェクタおよび／または材料保持器が第３のリンクによって運搬されることができる。さらに、代替的な態様では、例えば、図４においてｌ２／ｌ１＜１によって表されて見られるように、ならびに図２５〜３４および４３〜５３に関して見られ、説明されているように、前腕の関節間長さは上腕の関節間長さよりも小さくなることができる。
【００１８】
次に、図５Ａおよび５Ｂを参照すると、ロボット１０のいくつかの特徴を組み込んだロボット１５０の上面図および側面図がそれぞれ示されている。ロボット１５０は、駆動装置１２、および収縮位置で示されたアーム１５２を有するように示されている。アーム１５２は、本明細書における説明を除いて、アーム１４の特徴と同様の特徴を有する。例として、前腕または第２のリンク１５８の関節間長さは上腕または第１のリンク１５４の関節間長さよりも大きい。同様に、エンドエフェクタまたは第３のリンク１６２の横方向オフセット１６８は前腕１５８および上腕１５４の関節間長さの差に相当する。図６Ａおよび図６Ｂを同様に参照すると、アームの個々のリンクを駆動するために用いられる内部機構を有する駆動装置１２が示されている。図示されている実施形態では、上腕１５４は、図１および２のアーム１４に関して説明されたように、１つのモータによってシャフト６４を介して駆動される。同様に、エンドエフェクタまたは第３のリンク１６２は、図１および２のアーム１４に関して説明されたように、非円形プーリ機構によって上腕１５４に対して束縛される。アーム１５２とアーム１４との例示的な相違は、前腕１５８は、少なくとも１つの非円形プーリを有するバンド機構を介してシャフト６２および駆動装置１２の別のモータに結合されるところに見られる。ここで、連結装置またはバンド機構は、本明細書に説明されているとおりの、あるいは図１および図２のプーリ駆動装置８８、９０に関して説明されているとおりの特徴を有してもよい。連結装置またはバンド機構は、駆動装置１２のシャフト６２に結合される非円形プーリ２０２を有し、シャフト６２とともに軸１８の周りに回転可能である。アーム１５２のバンド機構は、上腕リンク１５４に結合され、肘軸１５６の周りに回転可能な円形プーリ２０４をさらに有する。円形プーリ２０４はバンド２０６、２０８を介して非円形プーリ２０２に結合される。ここで、バンド２０６、２０８は非円形プーリ２０２の外形のおかげでぴんと張ったままに保持されてもよい。代替的な態様では、プーリまたはその他の好適な伝達装置の任意の組み合わせが提供されてもよい。プーリ２０２および２０４ならびにバンド２０６、２０８は、プーリ２０２に対する上腕１５４の回転（例えば、プーリ２０２を静止した状態に保持し、その一方で、上腕１５４を回転させる）が、手首関節１６０を、エンドエフェクタの所望の半径方向経路１８０と平行で、経路１８０からオフセットされた（１６８）直線に沿って伸長および収縮させるように、協働する。ここで、エンドエフェクタを有する第３のリンク１６２は、例えば、少なくとも１つの非円形プーリを有する、アーム１４に関して説明されたとおりのバンド駆動装置によって、エンドエフェクタが最初の２本のリンク１５４、１５８の位置にかかわりなく半径方向１８０に向くように束縛される。ここでは、アーム１５２のリンクを説明されているように束縛するための任意の好適な連結装置が提供されてもよく、例えば、１つ以上の好適な可変比駆動装置あるいは連結装置、連結歯車もしくはスプロケット、カムまたはその他のものが、単独で、または好適なリンケージもしくはその他の連結装置と組み合わせて用いられてもよい。図示されている実施形態では、肘プーリ２０４は前腕１５８に結合され、丸形または円形に示され、シャフト６２に結合された肩プーリ２０２は、非円形に示されている。シャフトプーリの形状は非円形であり、半径方向軌道１８０に対して直角な線２１８の周りに対称性を有してもよい。線２１８は同様に、例えば、図７Ｂに見られるように、手首軸１６０が肩軸１８に最も接近した状態で前腕１５８および上腕１５４が互いの真上に並ぶと、２つのプーリ２０２、２０４の間の線と一致するかまたはそれと平行になってもよい。プーリ２０２の形状は、アーム１５２が伸長および収縮する際にバンド２０６、２０８がぴんと張ったままになり、肩回転軸１８からの変化する半径方向距離２１４、２１６を有するプーリ２０２の反対側に接点２１０、２１２を確立するようなものになっている。例えば、図７Ｂに示される配向においては、プーリ上の２つのバンドの接点２１０、２１２の各々は、肩回転軸１８から等しい半径方向距離２１４、２１６にある。これは、それぞれの比を示す図８に関してさらに説明されることになる。アーム１５２が回転するために、ロボットの駆動シャフト６２、６４は両方ともアームの回転方向に同じ量だけ動く必要がある。エンドエフェクタ１６２が直線経路に沿って半径方向に伸長および収縮するために、２本の駆動シャフト６２、６４は、例えば、本セクションにおいて後に提示される例示的な逆運動学方程式に従って、協調して動く必要がある。例えば、上腕に結合された駆動シャフトは、他方のモータは静止状態に保持されている一方で、以下に提示される逆運動学方程式に従って動く必要がある。図７Ａ、７Ｂおよび７Ｃは図５および６のロボット１５０の伸長運動を示す。図７Ａは、アーム１５２がその収縮位置にある状態におけるロボットの上面図を示す。図７Ｂは、前腕が上腕の上に整列された状態における部分的に伸長したアームを示し、エンドエフェクタ１６２の横方向オフセット１６８は前腕１５８および上腕１５４の関節間長さの差に相当することを図解している。図７Ｃは、完全な伸長ではないが、伸長位置にあるアームを示す。
【００１９】
例示的な順運動学が提供されてもよい。代替的な態様では、任意の好適な順運動学が、代替構造に対応するために提供されてもよい。以下の例示的な方程式は、エンドエフェクタの位置をモータの位置の関数として求めるために用いられてもよい。
ｄ１＝ｌ１  ｓｉｎ（θ１−θ２）                                （２．１）
（θ１−θ２）＜π／２ならば：θ２ｌ＝θ２−ｌ２  ａｓｉｎ（（ｄ１＋ｄ３）／ｌ２）、さもなければ、θ２ｌ＝θ２＋ｌ２  ａｓｉｎ（（ｄ１＋ｄ３）／ｌ２）＋π  
（２．２）
ｘ２＝ｌ１  ｃｏｓ θ１＋ｌ２  ｃｏｓ θ２ｌ                    （２．３）
ｙ２＝ｌ１  ｓｉｎ θ１＋ｌ２  ｓｉｎ θ２ｌ                    （２．４）
Ｒ２＝ｓｑｒｔ（ｘ２２＋ｙ２２）                              （２．５）
Ｔ２＝ａｔａｎ２（ｙ２，ｘ２）                                （２．６）
（θ１−θ２）＜π／２ならば：Ｒ＝ｓｑｒｔ（Ｒ２２−ｄ３２）＋ｌ３，Ｔ＝θ２、さもなければ、Ｒ＝−ｓｑｒｔ（Ｒ２２−ｄ３２）＋ｌ３，Ｔ＝θ２        （２．７）
【００２０】
例示的な逆運動学が提供されてもよい。代替的な態様では、任意の好適な逆運動学が、代替構造に対応するために提供されてもよい。以下の例示的な方程式は、エンドエフェクタの指定された位置を達成するためのモータの位置を求めるために利用されてもよい。
ｘ３＝Ｒ ｃｏｓ Ｔ                                              （２．８）
ｙ３＝Ｒ ｓｉｎ Ｔ                                              （２．９）
ｘ２＝ｘ３−ｌ３  ｃｏｓ Ｔ＋ｄ３  ｓｉｎ Ｔ                    （２．１０）
ｙ２＝ｙ３−ｌ３  ｓｉｎ Ｔ−ｄ３  ｃｏｓ Ｔ                    （２．１１）
Ｒ２＝ｓｑｒｔ（ｘ２２＋ｙ２２）                                  （２．１２）
Ｔ２＝ａｔａｎ２（ｙ２，ｘ２）                                    （２．１３）
α１＝ａｃｏｓ（（Ｒ２２＋ｌ１２−ｌ２２）／（２Ｒ２ｌ１））      （２．１４）
Ｒ＞ｌ３ならば：θ１＝Ｔ２＋α１，θ２＝Ｔ、さもなければ：θ１＝Ｔ２−α１，θ２＝Ｔ                                                              （２．１５）
【００２１】
運動学方程式においては以下の命名法が用いられる。
ｄ３＝エンドエフェクタの横方向オフセット（ｍ）
ｌ１＝第１のリンクの関節間長さ（ｍ）
ｌ２＝第２のリンクの関節間長さ（ｍ）
ｌ３＝手首関節からエンドエフェクタ上の基準点まで測定された、エンドエフェクタを有する第３のリンクの長さ（ｍ）
Ｒ＝エンドエフェクタの半径方向位置（ｍ）
Ｒ２＝手首関節の半径座標（ｍ）
Ｔ＝エンドエフェクタの角度位置（ｒａｄ）
Ｔ２＝手首関節の角度座標（ｒａｄ）
ｘ２＝手首関節のｘ座標（ｍ）
ｘ３＝エンドエフェクタのｘ座標（ｍ）
ｙ２＝手首関節のｙ座標（ｍ）
ｙ３＝エンドエフェクタのｙ座標（ｍ）
θ１＝第１のリンクに結合された駆動シャフトの角度位置（ｒａｄ）
θ２＝第２のリンクに結合された駆動シャフトの角度位置（ｒａｄ）。
【００２２】
上記の運動学方程式は、バンド駆動装置を設計するために用いられてもよい。ここで、このバンド駆動装置は第２のリンク１５８を制御し、上腕１５４の回転が手首関節１６０を、エンドエフェクタ１６２の所望の半径方向経路１８０と平行な直線に沿って伸長および収縮させる
【００２３】
次に、図８を参照すると、第２のリンクを駆動するバンド駆動装置の伝達比ｒ２０  ２７２を、ロボットの中心からエンドエフェクタの根元まで測定されたアームの正規化された伸長、すなわち、（Ｒ−ｌ３）／ｌ１の関数として示すグラフ２７０が示されている。伝達比ｒ２０は、どちらも第１のリンクに対して定義される、第２のリンクに取り付けられたプーリの角速度、ω２１の、第２のモータに取り付けられたプーリの角速度、ω０１に対する比として定義される。図は、異なるｌ２／ｌ１についての伝達比ｒ２０をグラフで示している。
第２のリンクを駆動するバンド駆動装置のための非円形プーリ（単数または複数）の外形は、図８に係る伝達比ｒ２０  ２７２を達成するように算出される。プーリ外形の一例が図６Ａに示されており、図５５Ａおよび５５Ｂに関して説明されることになる。
【００２４】
第３のリンク１６２の配向を束縛するバンド駆動装置の伝達比ｒ３１は、図１および２の実施形態のために図４に示されているのと同じであってもよい。伝達比ｒ３１は、どちらも第２のリンクに対して定義される、第３のリンクに取り付けられたプーリの角速度、ω３２の、第１のリンクに取り付けられたプーリの角速度、ω１２に対する比として定義される。図は、異なるｌ２／ｌ１（０．１の増分で０．５〜１．０、および０．２の増分で１．０〜２．０）についての伝達比ｒ３１をグラフで示している。第３のリンク１６２を束縛するバンド駆動装置のための非円形プーリ（単数または複数）の外形は、図４に係る伝達比ｒ３１を達成するように算出されてもよい。プーリ外形の一例が図６Ａに示されている。
【００２５】
図示されている実施形態では、エンドエフェクタを説明されているように束縛するための非円形プーリまたはその他の好適なメカニズムを用いつつ、同じ格納容積を有する等リンクアームと比べてより長いリーチが得られてもよい。図１および２に開示されている実施形態と比べて、非円形プーリを有するもう１つのバンド駆動装置が肩軸１８における従来のバンド駆動装置の代わりになってもよい。代替的な態様では、第１のリンクはモータによって、直接か、または任意の種類の連結装置もしくは伝達機構を介するかのいずれかによって駆動されてもよく、例えば、任意の好適な伝達比が用いられてよい。代替的に、第２のリンクを作動させ、第３のリンクを束縛するバンド駆動装置は、ベルト駆動装置、ケーブル駆動装置、非円形歯車、リンケージベースのメカニズムまたは以上のものの任意の組み合わせ等の、同等の機能性を有する任意の他の機構によって置換されてもよい。さらに、第３のリンクは、図９に示されるように、第３のリンクを、第２のモータによって駆動されるプーリに同期させる従来の２段バンド機構を介して、エンドエフェクタを半径方向に保持するように束縛されてもよい。代替的に、２段バンド機構は、ベルト駆動装置、ケーブル駆動装置、歯車駆動装置、リンケージベースのメカニズムまたは以上のものの任意の組み合わせ等の、任意の他の好適な機構によって置換されてもよい。加えて、エンドエフェクタは半径方向に向いていてもよいが、そうである必要はない。例えば、エンドエフェクタは第３のリンクに対して、任意の好適なオフセットを有して位置付けられ、任意の好適な方向を向いていてもよい。代替的な態様では、第３のリンクは１つを超えるエンドエフェクタまたは基板を運搬してもよい。ここでは、任意の好適な数のエンドエフェクタおよび／または材料保持器が第３のリンクによって運搬されることができる。さらに、前腕の関節間長さは、例えば、図８においてｌ２／ｌ１＜１によって表されるように、上腕の関節間長さよりも小さくてもよい。
【００２６】
次に、図９を参照すると、代替的なロボット３００が示されている。ロボット３００では、第３のリンクは、第３のリンクを、第２のモータによって駆動されるプーリに同期させる従来の２段バンド機構を介して、エンドエフェクタを半径方向に保持するように束縛されてもよい。ロボット３００は、駆動装置１２およびアーム３０２を有するように示されている。アーム３０２は、シャフト６４に結合され、中心軸または肩軸１８の周りに回転可能な上腕または第１のリンク３０４を有してもよい。アーム３０２は、肘軸３０６において上腕３０４に回転可能に結合される前腕または第２のリンク３０８を有する。リンク３０４、３０８は、上述されたように、長さが異なっていてもよい。第３のリンクまたはエンドエフェクタ３１２は手首軸３１０において第２のリンクまたは前腕３０８に回転可能に結合され、エンドエフェクタ３１２は、上述されたように不等リンク長を有するリンク３０４、３０８によって回転を伴うことなく半径方向経路に沿って基板２８を搬送してもよい。図示されている実施形態では、シャフト６２は２つのプーリ、３１４、３１６に結合される。ここで、プーリ３１４は円形であってもよく、プーリ３１６は非円形であってもよい。ここで、円形プーリ３１４は、第３のリンク３１２を、シャフト６２によって駆動されるプーリに同期させる従来の２段（３１８、３２０）円形バンド機構を介して、エンドエフェクタ３１２を半径方向に保持するように第３のリンク３１２を束縛する。２段機構３１８、３２０は、バンド３２２によって肘プーリ３２４に結合されるプーリ３１４を有する。肘プーリ３２４は肘プーリ３２６に結合され、肘プーリ３２６はバンド３３０を介して手首プーリ３２８に結合される。前腕３０８は、円形であり、バンド３３４を通じて肩プーリ３１６に結合されてもよい肘プーリ３３２をさらに有してもよい。肩プーリは非円形であり、プーリ３１４およびシャフト６２に結合されてもよい。
【００２７】
開示されている実施形態は、追加の軸を有するロボット駆動装置を有するロボットであって、ロボット駆動装置に結合されたアームは、１枚以上の基板を運搬する能力を有する独立して動作可能な追加のエンドエフェクタを有してもよいロボットに関してさらに具体化されてもよい。例として、２つの独立して動作可能なアームリンケージまたは「デュアルアーム」構成を有するアームであって、各々の独立して動作可能なアームは、１枚、２枚または任意の好適な数の基板を支持するようになっているエンドエフェクタを有してもよい、アームが提供されてもよい。ここで、および以下において説明されるように、各々独立して動作可能なアームは、異なるリンク長を有する第１および第２のリンクを有してもよく、リンクに結合されたエンドエフェクタおよび支持された基板は、上述されたように動作し、経路をたどる。ここで、基板搬送装置は第１および第２の基板を搬送し、共通回転軸上の駆動部に結合される第１および第２の独立して可動なアームアセンブリを有してもよい。第１および第２の基板支持体は、それぞれ第１および第２の手首回転軸上で第１および第２のアームアセンブリに結合される。第１および第２のアームアセンブリの一方または両方は、伸長および収縮の間に共通回転軸の周りに回転する。第１および第２の手首回転軸は伸長および収縮の間に、共通回転軸に対する半径方向経路と平行に、この半径方向経路からオフセットされた第１および第２の手首経路に沿って動く。第１および第２の基板支持体は伸長および収縮の間に、回転を伴うことなく半径方向経路と平行に動く。以下に、複数の独立して動作可能なアームを有する、開示されている実施形態の変形例が提供される。ここで、代替的な態様では、特徴の任意の好適な組み合わせが提供されてもよい。
【００２８】
次に、図１０Ａおよび１０Ｂを参照すると、デュアルアーム機構を有するロボット３５０の上面図および側面図がそれぞれ示されている。ロボット３５０は、共通の上腕３５４、およびそれぞれのエンドエフェクタ３６０、３６２を各々有する独立して動作可能な前腕３５６、３５８を有するアーム３５２を有する。図示されている実施形態では、リンケージは両方ともそれらの収縮位置で示されている。エンドエフェクタの横方向オフセット３６６は上腕３５４および前腕３５６、３５８の関節間長さの差に相当する。図示されている実施形態では、上腕は同じ長さを有し、前腕よりも長くてもよい。さらに、エンドエフェクタ３６０、３６２は前腕３５６、３５８の上方に位置付けられる。次に、図１１Ａおよび１１Ｂを参照すると、代替的な構成のアームを有するロボット３７５の上面図および側面図がそれぞれ示されている。図示されている実施形態では、アーム３７７は、図１０Ａおよび１０Ｂに関して説明されたとおりの特徴を有してもよく、リンケージは両方ともそれらの収縮位置で示されている。この構成では、上部リンケージのエンドエフェクタ３８２を有する第３のリンクは、２つのエンドエフェクタ３８２、３８４の間の垂直間隔を低減するために、前腕３８０の下に設けられる。ここでは、図１０Ａおよび１０Ｂの構成の上部エンドエフェクタ３６２に段をつけて（３６８）低くすることによって、同様の効果が達成されてもよい。図１２および１３を同様に参照すると、図１０および１１のアームの個々のリンクを駆動するためにそれぞれ用いられるロボット３５０、３７５の内部機構がそれぞれ示されている。図示されている実施形態では、駆動装置３９０は、同心シャフト３９８、４００、４０２をそれぞれ駆動し、位置エンコーダ４０４、４０６、４０８をそれぞれ有する回転子固定子機構であってもよい第１、第２および第３の駆動モータ３９２、３９４、３９６を有してもよい。Ｚ駆動装置４１０がモータを垂直方向に駆動してもよい。この場合には、モータはハウジング４１２内に部分的または完全に包含されてもよく、蛇腹４１４がハウジング４１２の内部容積をチャンバ４１６に封止し、内部容積およびチャンバ４１６の内部は真空またはその他のもの等の隔離された環境内で動作してもよい。図示されている実施形態では、共通の上腕３５４は１つのモータ３９６によって駆動される。２本の前腕３５６、３５８の各々は上腕３５４の肘における共通軸４２０上で枢動し、それぞれ、モータ３９４、３９６によって、それぞれ、従来のプーリを有してもよいバンド駆動装置４２２、４２４を通じて独立して駆動される。エンドエフェクタ３６０、３６２を有する第３のリンクは、上腕および前腕の不等長の影響を相殺する、少なくとも１つの非円形プーリを各々有するバンド駆動装置４２６、４２８によってそれぞれ束縛される。ここで、リンケージの各々の内のバンド駆動装置は、図１および２のために説明された方法論を用いて設計されてもよく、図１および２のために提示された運動学方程式が同様にデュアルアームの２つのリンケージの各々のために用いられてもよい。アームが回転するために、ロボットの３本の駆動シャフト３９８、４００、４０２は全てアームの回転方向に同じ量だけ動く必要がある。エンドエフェクタのうちの１つが直線経路に沿って半径方向に伸長および収縮するために、共通の上腕の駆動シャフト、およびアクティブなエンドエフェクタに関連付けられた前腕に結合された駆動シャフトは、図１および２のための逆運動学方程式に従って協調して動く必要がある。同時に、他方の前腕に結合された駆動シャフトは、非アクティブなエンドエフェクタが収縮したままとどまるために、共通の上腕の駆動シャフトと同期して回転する必要がある。図１４Ａ、１４Ｂおよび１４Ｃを同様に参照すると、上部および下部リンケージが伸長する際の図１１Ａおよび１１Ｂのアームが示されている。ここで、アクティブなリンケージ３５８、３６２が伸長する間に、非アクティブなリンケージ３５６、３６０は回転する。例として、下部リンケージ３５６、３６０が伸長するにつれて上部リンケージ３５８、３６２は回転し、上部リンケージ３５８、３６２が伸長するにつれて下部リンケージ３５６、３６０は回転する。図１０および１１の開示されている実施形態では、組み立ておよび制御を単純化することができ、この場合には、アーム機構は、運動用シールを有しない同軸駆動装置上で用いられてもよく、その一方で、同じ格納容積を有する等リンク長アームと比べてより長いリーチを提供する。ここでは、エンドエフェクタのいずれを支持するためにもブリッジは用いられない。図示されている実施形態では、アクティブなアームが伸長する間に、非アクティブなアームは回転する。手首関節の一方は下部エンドエフェクタの上方を（等リンク機構の場合よりもウェハに接近して）移動する。
【００２９】
次に、図１５Ａおよび１５Ｂを参照すると、デュアルアーム機構を有するロボット４５０の上面図および側面図がそれぞれ示されている。ロボット４５０は、共通の上腕４５４、およびそれぞれのエンドエフェクタ４６０、４６２を各々有する独立して動作可能な前腕４５６、４５８を有するアーム４５２を有する。図示されている実施形態では、リンケージは両方ともそれらの収縮位置で示されている。エンドエフェクタ４６０、４６２の横方向オフセット４６６、４８６は上腕４５４および前腕４５６、４５８の関節間長さの差に相当する。図示されている実施形態では、上腕は同じ長さを有し、前腕よりも長くてもよい。さらに、エンドエフェクタ４６０、４６２は前腕４５６、４５８の上方に位置付けられる。図１６Ａおよび１６Ｂを同様に参照すると、代替的な構成のアームを有するロボット４７５の上面図および側面図がそれぞれ示されている。この場合も先と同様に、リンケージは両方ともそれらの収縮位置で示されている。この構成では、左側リンケージの第３のリンクおよびエンドエフェクタ４８２は、２つのエンドエフェクタ４８２、４８４の間の垂直間隔を低減するために、前腕４８０の下に設けられる。図１５Ａおよび１５Ｂの構成の上部エンドエフェクタに段をつけて（４６８）低くすることによって、同様の効果を達成することができる。代替的に、エンドエフェクタの一方を支持するために、ブリッジを用いることができる。一体化された上腕リンク４５４は、図１５および１６に示されるように、単一の部品であってもよく、あるいは図１７Ａおよび１７Ｂの例に示されるように、２つ以上の部分４７０、４７２によって形成してもよい。ここで、２部分の設計は、より軽いもの、およびより少ない材料を用いるものとして提供されてもよく、左側４７２および右側４７０の部分は同一の構成要素であってもよい。ここで、２部分の設計は同様に、左側および右側部分の間の角度オフセットの調整のための設備を有してもよい。これらの設備は、異なる収縮位置がサポートされる必要がある場合に有用となりうる。図１８および１９を同様に参照すると、図１５および１６のアームの個々のリンクを駆動するために用いられる内部機構がそれぞれ示されている。一体化された上腕４５４は、１つのモータによってシャフト４０２とともに駆動されるように示されている。２本の前腕４５６、４５８の各々は、１つのモータによって、各々、シャフト４００、３９８を介して、それぞれ、従来のプーリを有するバンド駆動装置４９０、４９２を通じて、独立して駆動される。ここで、リンク４５６、４５８は別個の軸４９４、４９６上でそれぞれ回転する。エンドエフェクタ４６０、４６２を有する第３のリンクは、上腕および前腕の不等長の影響を相殺する、少なくとも１つの非円形プーリを各々有するバンド駆動装置４９８、５００によってそれぞれ束縛される。ここで、リンケージ４５６、４６０および４５８、４６２の各々の内のバンド駆動装置４９８、５００は、図１および２のために説明された方法論を用いて設計される。ここで、図１および２のために提示された運動学方程式が同様にデュアルアームの２つのリンケージ４５６、４６０および４５８、４６２の各々のために用いられてもよい。アーム４５２が回転するために、ロボットの３本の駆動シャフト３９８、４００、４０２は全てアームの回転方向に同じ量だけ動く必要がある。エンドエフェクタのうちの１つが直線経路に沿って半径方向に伸長および収縮するために、共通の上腕の駆動シャフト、およびアクティブなエンドエフェクタに関連付けられた前腕に結合された駆動シャフトは、図１および２に関して提示された逆運動学方程式に従って協調して動く必要がある。同時に、他方の前腕に結合された駆動シャフトは、非アクティブなエンドエフェクタが収縮したままとどまるために、共通の上腕の駆動シャフトと同期して回転する必要がある。図２０Ａ、２０Ｂおよび２０Ｃを同様に参照すると、左側４５８、４６２および右側４５６、４６０のリンケージが伸長する際の図１６Ａおよび１６Ｂのアームが示されている。アクティブなリンケージ４５８、４６２が伸長する間に、非アクティブなリンケージ４５６、４６０は回転することに留意されたい。ここでは、左側リンケージ４５８、４６２が伸長するにつれて右側リンケージ４５６、４６０は回転し、右側リンケージ４５６、４６０が伸長するにつれて左側リンケージ４５８、４６２は回転する。図示されている実施形態は、立体的リンク設計は組み立ておよび制御が容易であるという利点、および、例えば、運動用シールを有しない、同軸駆動装置の利点を利用し、その一方で、同じ格納容積を有する等リンクアームと比べてより長いリーチを提供する。ここでは、エンドエフェクタのいずれを支持するためにもブリッジは用いられない。ここで、アクティブなアームが伸長する間に、非アクティブなアームは回転する。手首関節の一方は下部エンドエフェクタの上方を、等リンク機構の場合よりもウェハに接近して移動する。これは、上部エンドエフェクタを支持するためのブリッジ（不図示）を用いることによって回避することができる。この場合には、ブリッジの支持されない長さは等リンクアーム設計と比べてより長くなりうる。さらに、収縮角度は、例えば、図１０および１１に見られるとおりの共通の肘関節、および、例えば、図２１および２２に見られるとおりの独立したデュアルアームを有する構成と比べて、変化がより難しくなりうる。
【００３０】
次に、図２１Ａおよび２１Ｂを参照すると、独立したデュアルアーム５２２、５２４を有するロボット５２０の上面図および側面図がそれぞれ示されている。図示されている実施形態では、リンケージ５２２、５２４は両方ともそれらの収縮位置で示されている。アーム５２２は、独立して動作可能な上腕５２６、前腕５２８、およびエンドエフェクタ５３０を有する第３のリンクを有する。アーム５２４は、独立して動作可能な上腕５３２、前腕５３４、およびエンドエフェクタ５３６を有する第３のリンクを有する。図示されている実施形態では、前腕５２８、５３４は上腕５２６、５３２よりも長く示され、エンドエフェクタ５３０、５３６はそれぞれ前腕５２８、５３４の上方に位置付けられる。図２２Ａおよび２２Ｂを同様に参照すると、代替的な構成のアームを有する、ロボット５２０のものと同様の特徴を有するロボット５５０の上面図および側面図が示されており、リンケージは両方ともそれらの収縮位置で示されている。この構成では、左側リンケージの第３のリンクおよびエンドエフェクタ５５２は、２つのエンドエフェクタの間の垂直間隔を低減するために、前腕５５４の下に設けられる。図２１の構成の上部エンドエフェクタに段をつけて低くすることによって、同様の効果を達成することができる。代替的に、エンドエフェクタの一方を支持するために、ブリッジを用いることができる。図２１および２２では、右側上腕５３２は左側上腕５２６の下方に配置される。代替的に、例えば、左側上部が右側上腕の上方に配置されてもよく、この場合には、一方のリンケージは他方の内に入れ子状に入れることができる。図２３を同様に参照すると、図２１Ａおよび２１Ｂのアームの個々のリンクを駆動するために用いられる内部機構が示されている。ここでは、図解の明瞭性のために、構成要素の重なりを回避するべく、リンクの高さは調整されている。２本の上腕５２６、５３２の各々は１つのモータによって、各々、それぞれのシャフト３９８、４０２を通じて独立して駆動される。前腕５２８、５３４は、少なくとも１つの非円形プーリを各々有するバンド機構５７０、５７２を介して、シャフト４００を介して第３のモータに結合される。エンドエフェクタを有する第３のリンク５３０、５３６は、少なくとも１つの非円形プーリを各々有するバンド駆動装置５７４、５７６によって束縛される。バンド駆動装置は、上腕５２６、５３２の一方の回転が、対応するリンケージ５２８、５３０および５３４、５３６をそれぞれ、他方のリンケージが静止したままとどまっている間に、直線に沿って伸長および収縮させるように設計される。リンケージの各々の内のバンド駆動装置は、図５および６に関して説明された方法論を用いて設計されてもよく、図５および６のために提示された運動学方程式を同様にデュアルアームの２つのリンケージの各々のために用いることができる。アームが回転するために、ロボットの３本の駆動シャフト３９８、４００、４０２は全てアームの回転方向に同じ量だけ動く必要がある。エンドエフェクタの一方が直線経路に沿って半径方向に伸長および収縮するために、アクティブなエンドエフェクタに関連付けられた上腕の駆動シャフトは図５および６のための逆運動学方程式に従って回転される必要があり、他の２本の駆動シャフトは静止した状態に保持される必要がある。図２４Ａ、２４Ｂおよび２４Ｃを同様に参照すると、左側５２２および右側５２４のリンケージが伸長する際の図２２のアームが示されている。アクティブなリンケージ５２２が伸長する間に、非アクティブなリンケージ５２４は静止したままとどまることに留意されたい。すなわち、右側リンケージ５２４が伸長する間に左側リンケージ５２２は動かず、左側リンケージ５２２が伸長するときに右側リンケージ５２４は動かない。図示されている実施形態は、同じ格納容積を有する等リンクアーム設計と比べてより長いリーチを提供する。ここでは、エンドエフェクタのいずれを支持するためのブリッジも用いられず、アクティブなリンケージが伸長する間に、非アクティブなリンケージは静止したままとどまる。アクティブなリンケージは荷重を伴わずにより高速に伸長または収縮しうるため、より高いスループットが潜在的にもたらされる。図示されている実施形態は、従来のものの代わりに非円形プーリを有するさらに２つのバンド駆動装置を有し、図１５および１６に示されるのよりも複雑になりうる。手首関節の一方は、図２４に見られるように、下部エンドエフェクタの上方を移動する。これは、上部エンドエフェクタを支持するためのブリッジ（不図示）を用いることによって回避することができる。この場合には、ブリッジの支持されない長さは等リンクアーム設計と比べてより長くなる。
【００３１】
次に、図２５Ａおよび２５Ｂを参照すると、アーム６０２を有するロボット６００の上面図および側面図がそれぞれ示されている。図示されている実施形態では、リンケージは両方ともそれらの収縮位置で示されている。エンドエフェクタの横方向オフセット６０４は上腕６０６および前腕６０８、６１２の関節間長さの差に相当する。ここで、この実施形態では、前腕６０８、６１２は共通の上腕６０６よりも短い。アームの個々のリンクを駆動するために用いられる内部機構は、例えば、図１３の場合のように、図１０〜１３と同様であってもよいが、本例における前腕は共通の上腕よりも短い。ここで、共通の上腕は１つのモータによって駆動される。２本の前腕の各々は１つのモータによって、従来のプーリを有するバンド駆動装置を通じて独立して駆動される。エンドエフェクタを有する第３のリンク６１４、６１６は、上腕および前腕の不等長の影響を相殺する、少なくとも１つの非円形プーリを各々有するバンド駆動装置によって束縛される。リンケージの各々の内のバンド駆動装置は、図１および２のために説明された方法論を用いて設計されてもよい。図１および２のために提示された運動学方程式が同様にデュアルアームの２つのリンケージの各々のために用いられてもよい。図２６Ａ、２６Ｂおよび２６Ｃを同様に参照すると、上部リンケージ６１２、６１６が伸長する際の図２５Ａおよび２５Ｂのアームが示されている。エンドエフェクタの横方向オフセット６０４は上腕および前腕の関節間長さの差に相当し、手首関節は、ウェハの中心の軌道に対してこの差だけオフセットされた直線に沿って移動する。アクティブなリンケージ６１２、６１６が伸長する間に、非アクティブなリンケージ６０８、６１４は回転することに留意されたい。例えば、下部リンケージが伸長するにつれて上部リンケージは回転し、上部リンケージが伸長するにつれて下部リンケージは回転する。ここで、図２６Ａは、リンケージが両方とも収縮位置にある状態におけるアームを示す。図２６Ｂは、上部リンケージの手首関節が、下部リンケージによって運搬されるウェハに最も接近する位置における部分的に伸長された上部リンケージ６１２、６１６を示す。上部リンケージの手首関節は、（それはウェハの上方の平面内を動くものの、）ウェハの真上を移動しないことが観察される。図２６Ｃは上部リンケージ６１２、６１６のさらに遠くへの伸長を示す。図示されている実施形態は組み立ておよび制御の容易さを提供することができ、運動用シールを有しない同軸もしくは３軸駆動装置、またはその他の好適な駆動装置上で用いられてもよい。ここでは、エンドエフェクタのいずれを支持するためにもブリッジは用いられなくてよい。上部リンケージの手首関節は、（それは下部エンドエフェクタ上のウェハの上方の平面内を動くものの、）等リンク設計の場合のように、下部エンドエフェクタ上のウェハの真上を移動しない。ここで、アクティブなアームが伸長する間に、非アクティブなアームは回転する。肘関節はより複雑になってもよく、これは、より大きな旋回半径、またはより短いリーチにつながりうる。ここでは、アームは、前腕６０８、６１２の重なりのために、図３０および３１ならびに図３３に示されるアームよりも高くなってもよい。
【００３２】
次に、図２７Ａおよび２７Ｂを参照すると、アーム６３２を有するロボット６３０の上面図および側面図がそれぞれ示されている。前腕６３８、６４０は、上腕６３６よりも短いリンク長を有するように示される点を除き、アーム６３２は、図１５〜１９に関して開示されているものと同様の特徴を有してもよい。リンケージは両方ともそれらの収縮位置で示されている。エンドエフェクタ６４２、６４６の横方向オフセット６３４は上腕６３６および前腕６３８、６４０の関節間長さの差に相当する。一体化された上腕リンク６３６は、図２７Ａおよび２７Ｂに示されるように、単一の部品であってもよいか、あるいは上腕リンクは、図２８Ａおよび２８Ｂの例に示されるように、２つ以上の部分６３６'、６３６"によって形成することができる。２部分の設計はより少ない材料を用いてより軽くなってもよく、左側６３６'および右側６３６"の部分は同一の構成要素であってもよい。例えば、異なる収縮位置がサポートされる必要がある場合には、左側６３６'および右側６３６"の部分の間の角度オフセットの調整のための余裕が提供されてもよい。アーム６３２の個々のリンクを駆動するために用いられる内部機構は図１５〜１９におけるものと同様であってもよく、例えば、図１９に見られるとおりであってもよい。共通の上腕６３６は１つのモータによって駆動される。２本の前腕６３８、６４０の各々は１つのモータによって、従来のプーリを有するバンド駆動装置を通じて独立して駆動される。エンドエフェクタ６４２、６４６を有する第３のリンクは、上腕６３６および前腕６３８、６４０の不等長の影響を相殺する、少なくとも１つの非円形プーリを各々有するバンド駆動装置によって束縛されてもよい。リンケージの各々の内のバンド駆動装置は、図１および２のために説明された方法論を用いて設計されてもよい。図１および２のために提示された運動学方程式が同様にデュアルアームの２つのリンケージの各々のために用いられてもよい。図２９Ａ、２９Ｂおよび２９Ｃを同様に参照すると、右側の上部リンケージ６４０、６４６が伸長する際の図２７Ａおよび２７Ｂのアームが示されている。エンドエフェクタの横方向オフセット６３４は上腕および前腕の関節間長さの差に相当し、手首関節は、ウェハの中心の軌道に対してこの差だけオフセットされた直線に沿って移動する。ここで、アクティブなリンケージ６４０、６４６が伸長する間に、非アクティブなリンケージ６３８、６４２は回転する。例えば、下部リンケージが伸長するにつれて上部リンケージは回転し、上部リンケージが伸長するにつれて下部リンケージは回転する。図２９Ａ、２９Ｂおよび２９Ｃにおいて、図２９Ａは、リンケージが両方とも収縮位置にある状態におけるアームを示す。図２９Ｂは、右側の上部リンケージ６４０、６４６の手首関節が、左側の下部リンケージ６３８、６４２によって運搬されるウェハに最も接近する位置における部分的に伸長された右側の上部リンケージ６４０、６４６を示す。ここで、右側の上部リンケージ６４０、６４６の手首関節はウェハの真上を移動しない。ただし、この手首関節はウェハの上方の平面内を動く。図２９Ｃは右側の上部リンケージ６４０、６４６のさらに遠くへの伸長を示す。図示されている実施形態は、立体的リンク設計、組み立ておよび制御の容易性、ならびに同軸駆動装置、例えば、運動用シールを有しないこと、の利点を利用する。エンドエフェクタのいずれを支持するためにもブリッジは用いられない。上部リンケージの手首関節は、等リンク設計の場合のように、下部エンドエフェクタ上のウェハの真上を移動しない。ただし、この手首関節は下部エンドエフェクタ上のウェハの上方の平面内を動く。アクティブなアーム６４０、６４６が伸長する間に、非アクティブなアーム６３８、６４２は回転する。収縮角度は、例えば、図２５Ａおよび２５Ｂに見られるとおりの共通の肘関節、および、例えば、図３３Ａおよび３３Ｂに見られるとおりの独立したデュアルアームを有する構成と比べて、変化がより難しくなる。さらに、前腕６４０は、前腕６３８よりも高い位置に示されているため、図３０および３１ならびに図３３Ａおよび３３Ｂよりも、アームの位置が高く示されている。
【００３３】
次に、図３０Ａおよび３０Ｂを参照すると、アーム６６２を有するロボット６６０の上面図および側面図がそれぞれ示されている。アーム６６２は、図２７〜２９に関して説明されたとおりの特徴を有してもよいが、説明されるように、ブリッジを用い、同じ高さの位置に２本の前腕を有する。リンケージは両方ともそれらの収縮位置で示されている。エンドエフェクタの横方向オフセット６６４は上腕６６６および前腕６６８、６７０の関節間長さの差に相当する。一体化された上腕リンク６６６は、図３０Ａおよび３０Ｂに示されるように、単一の部品であることができるか、あるいは上腕リンクは、図３１Ａおよび３１Ｂの例に示されるように、２つ以上の部分６６６'、６６６"によって形成することができる。アームの個々のリンクを駆動するために用いられる内部機構は、図１５〜１９のために示されているものと同一であってもよいが、この場合には、前腕６６８、６７０は上腕６６６よりも短い。共通の上腕６６６は１つのモータによって駆動される。２本の前腕６６８、６７０の各々は１つのモータによって、従来のプーリを有するバンド駆動装置を通じて独立して駆動される。エンドエフェクタ６７２、６７４を有する第３のリンクは、上腕および前腕の不等長の影響を相殺する、少なくとも１つの非円形プーリを各々有するバンド駆動装置によって束縛される。リンケージの各々の内のバンド駆動装置は、図１および２のために説明された方法論を用いて設計されてもよい。図１および２のために提示された運動学方程式を同様にデュアルアームの２つのリンケージの各々のために用いることができる。第３のリンクおよびエンドエフェクタ６７４は、上部エンドエフェクタ部６８２、リンク６７０とリンク６７４との間の手首軸からオフセットされた側方オフセット支持部６８４を有し、手首軸をオフセット支持部６８４に結合する下部支持部６８６をさらに有する、ブリッジ６８０を有する。ブリッジ６８０は、以下において図３２に関して見ることができるように、第３のリンクおよびエンドエフェクタ６７２（ウェハを含んでもよい）ならびにブリッジ６８０の交互配置部のための間隙を提供しつつ、前腕６６８および６７０が同じレベルにおいて詰められることを可能にする。ブリッジ６８０は、例えば、２つの手首関節に関連付けられた、あらゆる運動部分が、搬送の間にウェハ表面の下方に位置する機構をさらに提供する。図３２Ａ、３２Ｂ、３２Ｃおよび３２Ｄを同様に参照すると、右側リンケージ６７０、６７４が伸長する際の図３０Ａおよび３０Ｂのロボットアームの上面図が示されている。エンドエフェクタの横方向オフセット６６４は上腕６６６および前腕６７０の関節間長さの差に相当し、手首関節６９０は、ウェハ６９２の中心の軌道に対してこの差だけオフセットされた直線に沿って移動する。アクティブなリンケージ６７０、６７４が伸長する間に、非アクティブなリンケージ６６８、６７２は回転することに留意されたい。例えば、下部リンケージが伸長するにつれて上部リンケージは回転し、上部リンケージが伸長するにつれて下部リンケージは回転する。図３２Ａ、３２Ｂ、３２Ｃおよび３２Ｄにおいて、図３２Ａは、リンケージが両方とも収縮位置にある状態における���ームを示す。図３２Ｂは、右側リンケージ６７０、６７４のブリッジ６８０と左側リンケージ６６８、６７２のエンドエフェクタ６７２との間の最悪の場合の間隙に対応する（または最悪の場合の間隙に近い）位置における部分的に伸長された右側リンケージ６７０、６７４を示す。図３２Ｃは、前腕６７０が上腕６６６"と整列したときの位置における部分的に伸長された右側リンケージ６７０、６７４を示す。エンドエフェクタの横方向オフセットは上腕および前腕の関節間長さの差に相当する。手首関節６９０の軸は、ウェハ６９２の中心の軌道に対してこの差だけオフセットされた直線に沿って移動する。図３２Ｄは右側リンケージ６７０、６７４のさらに遠くへの伸長を示す。図示されている実施形態は、並列双対スカラ機構（side-by-side dual scara arrangement）の利点、例えば、小さい容積を有する浅いチャンバをもたらす、スリムな外形、立体的リンク設計の利点、および同軸駆動装置の利点を組み合わせる。右側リンケージ６７０、６７４上のブリッジ６８０ははるかにより低く、垂直部材６８４と手首６９０との間のその支持されない長さは従来技術の同軸の双対スカラアームの場合よりも短く、関節の全てはエンドエフェクタの下方にある。ここで、アクティブなアーム６７０、６７４が伸長する間に、非アクティブなアーム６６８、６７２は回転する。以下において説明されるように、開示されている実施形態の他の態様では、ここに開示されている従来のものの代わりに、非円形プーリを有する異なるバンド駆動装置を有する、この挙動を呈しないアームが提供されてもよい。代替的に、上部エンドエフェクタを支持するブリッジは、図２５Ａ、図２５Ｂ、図２７、図２８のために上記で説明されたものと同様の機構を利用することによって、排除されてもよい。
【００３４】
次に、図３３Ａおよび３３Ｂを参照すると、アーム７０２を有するロボット７００の上面図および側面図がそれぞれ示されている。アーム７０２は図２１〜２３に示されたアームの特徴と同様の特徴を有してもよいが、前腕長さは上腕長さよりも短く、例としてブリッジ６８０に関して説明されたとおりのブリッジを用い、前腕は同じ高さに配置される。リンケージは両方ともそれらの収縮位置で示されている。図３３Ａおよび３３Ｂでは、右側上腕７０８は左側上腕７０６の上方に配置される。代替的に、左側上部７０６が右側上腕７０８の上方に配置されてもよい。同様に、右側リンケージ７１２、７１６の第３のリンクおよびエンドエフェクタ７１６は、左側リンケージ７１０、７１４の第３のリンクおよびエンドエフェクタ７１４の真上に延びるブリッジを特徴とする。代替的に、左側リンケージ７１０、７１４の第３のリンクおよびエンドエフェクタ７１４が、右側リンケージ７１２、７１６の第３のリンクおよびエンドエフェクタ７１６の真上に延びてもよいブリッジを特徴としてもよい。アームの個々のリンクを駆動するために用いられる内部機構は、図２１〜２３に示された実施形態と同様であってもよい。２本の上腕７０６、７０８の各々は１つのモータによって独立して駆動される。前腕７１０、７１２は、少なくとも１つの非円形プーリを各々有するバンド機構を介して第３のモータに結合される。エンドエフェクタを有する第３のリンク７１４、７１６は、少なくとも１つの非円形プーリを各々有するバンド駆動装置によって束縛される。バンド駆動装置は、上腕７０６、７０８の一方の回転が、対応するリンケージを、他方のリンケージが静止したままとどまっている間に、直線に沿って伸長および収縮させるように設計される。リンケージの各々の内のバンド駆動装置は、図５および６に示される実施形態のために説明された方法論を用いて設計される。図５および６に示される実施形態のために提示された運動学方程式を同様にデュアルアームの２つのリンケージの各々のために用いることができる。図３４Ａ、３４Ｂおよび３４Ｃを同様に参照すると、右側リンケージ７０８、７１２、７１６が伸長する際の図３３Ａおよび３３Ｂのアームが示されている。ここで、アクティブなリンケージ７１２、７１６が伸長する間に、非アクティブなリンケージ７０６、７１０、７１４は静止したままとどまる。すなわち、右側リンケージが伸長する間に左側リンケージは動かず、左側リンケージが伸長するときに右側リンケージは動かない。図示されている実施形態は、並列双対スカラ機構の利点、例えば、小さい容積を有する浅いチャンバをもたらす、スリムな外形、および同軸駆動装置の利点を組み合わせる。右側リンケージ上のブリッジははるかにより低く、その支持されない長さは既存の同軸の双対スカラアームの場合よりも短く、関節の全てはエンドエフェクタの下方にある。アクティブなリンケージが伸長する間に、非アクティブなリンケージは静止したままとどまる。アクティブなリンケージは荷重を伴わずにより高速に伸長または収縮しうるため、より高いスループットが潜在的にもたらされる。代替的に、上部エンドエフェクタを支持するブリッジは、図２５、２７および２８のために説明されたものと同様の機構を利用することによって、排除されてもよい。
【００３５】
次に、図３５Ａおよび３５Ｂを参照すると、リンケージが両方ともそれらの収縮位置で示されているアーム７３２を有するロボット７３０の上面図および側面図が示されている。各リンケージは、合計４枚の支持可能な基板のために互いからオフセットされた２枚の基板を各々支持する、双対保持器エンドエフェクタ（dual-holder end-effector）７４０、７４２を有する。アーム７３２の個々のリンクを駆動するために用いられる内部機構は、図１０および１１、例えば、図１３と同一であってもよい。共通の上腕７３４は１つのモータによって駆動される。２本の前腕７３６、７３８の各々は１つのモータによって、従来のプーリを有するバンド駆動装置を通じて独立して駆動される。エンドエフェクタ７４０、７４２を有する第３のリンクは、上腕および前腕の不等長の影響を相殺する、少なくとも１つの非円形プーリを各々有するバンド駆動装置によって束縛される。図示されている実施形態は、上腕よりも長い前腕を有する。代替的に、前腕はより短くてもよい。リンケージの各々の内のバンド駆動装置は、図１および２のために説明された方法論を用いて設計される。図１および２のために提示された運動学方程式が同様にデュアルアームの２つのリンケージの各々のために用いられてもよい。図３６を同様に参照すると、一方のリンケージ７３８、７４２が伸長する際の図３５Ａおよび３５Ｂのアームが示されている。アクティブなリンケージ７３８、７４２が伸長する間に、非アクティブなリンケージ７３６、７４０は回転することに留意されたい。例えば、下部リンケージが伸長するにつれて上部リンケージは回転し、上部リンケージが伸長するにつれて下部リンケージは回転する。図３７および３８と比べて、エンドエフェクタは、反対側の肘との干渉を回避する形状に作られる必要がない。
【００３６】
次に、図３７Ａおよび３７Ｂを参照すると、アーム７５０を有するロボットの上面図および側面図がそれぞれ示されている。リンケージは両方ともそれらの収縮位置で示されており、各リンケージは双対保持器エンドエフェクタ７５８、７６０を有する。一体化された上腕リンク７５２は、図３７Ａおよび３７Ｂに示されるように、単一の部品であってもよく、あるいは上腕リンクは、図３８Ａおよび３８Ｂの例に示されるように、２つ以上の部分７５２'、７５２"によって形成してもよい。アームの個々のリンクを駆動するために用いられる内部機構は、図１５〜１９、例えば、図１９と同一であってもよい。一体化された上腕７５２は１つのモータによって駆動される。２本の前腕７５４、７５６の各々は１つのモータによって、従来のプーリを有するバンド駆動装置を通じて独立して駆動される。エンドエフェクタを有する第３のリンク７５８、７６０は、上腕および前腕の不等長の影響を相殺する、少なくとも１つの非円形プーリを各々有するバンド駆動装置によって束縛される。図示されている実施形態は、上腕よりも長い前腕を有する。代替的に、前腕はより短くてもよい。リンケージの各々の内のバンド駆動装置は、図１および２のために説明された方法論を用いて設計される。図１および２のために提示された運動学方程式が同様にデュアルアームの２つのリンケージの各々のために用いられてもよい。アームが回転するために、ロボットの３本の駆動シャフトは全てアームの回転方向に同じ量だけ動く必要がある。エンドエフェクタアセンブリの一方が直線経路に沿って半径方向に伸長および収縮するために、共通の上腕の駆動シャフト、およびアクティブなリンケージに関連付けられた前腕に結合された駆動シャフトは、図１および２のための逆運動学方程式に従って協調して動く必要がある。同時に、他方の前腕に結合された駆動シャフトは、非アクティブなリンケージが収縮したままとどまるために、共通の上腕の駆動シャフトと同期して回転する必要がある。図３９を同様に参照すると、一方のリンケージ７５６、７６０が伸長する際の図３７Ａおよび３７Ｂのアームが示されている。ここで、アクティブなリンケージが伸長する間に、非アクティブなリンケージ７５４、７５８は回転する。例えば、左側リンケージが伸長するにつれて右側リンケージは回転し、右側リンケージが伸長するにつれて左側リンケージは回転する。図示されている実施形態はブリッジを有しない。上部手首は下部エンドエフェクタ上のウェハの一方の真上を移動する。ここで、アームおよびエンドエフェクタは、上部肘が下部エンドエフェクタに触れずに通過するように設計される必要がある。
【００３７】
次に、図４０Ａおよび４０Ｂを参照すると、アーム７８２を有するロボット７８０の上面図および側面図がそれぞれ示されている。リンケージは両方ともそれらの収縮位置で示されており、各リンケージは双対保持器エンドエフェクタ７９２、７９４を有する。アームの個々のリンクを駆動するために用いられる内部機構は図２１〜２３と同一であってもよい。２本の上腕７８４、７８６の各々は１つのモータによって独立して駆動される。前腕７８８、７９０は、少なくとも１つの非円形プーリを各々有するバンド機構を介して第３のモータに結合される。エンドエフェクタ７９２、７９４を有する第３のリンクは、少なくとも１つの非円形プーリを各々有するバンド駆動装置によって束縛される。バンド駆動装置は、上腕の一方の回転が、対応するリンケージを、他方のリンケージが静止したままとどまっている間に、直線に沿って伸長および収縮させるように設計される。図示されている実施形態は、上腕よりも長い前腕を有する。代替的に、前腕はより短くてもよい。リンケージの各々の内のバンド駆動装置は、図５および６のために説明された方法論を用いて設計される。図５および６のために提示された運動学方程式を同様にデュアルアームの２つのリンケージの各々のために用いることができる。アームが回転するために、ロボットの３本の駆動シャフトは全てアームの回転方向に同じ量だけ動く必要がある。エンドエフェクタアセンブリの一方が直線経路に沿って半径方向に伸長および収縮するために、アクティブなリンケージに関連付けられた上腕の駆動シャフトは図５および６のための逆運動学方程式に従って回転される必要があり、他の２本の駆動シャフトは静止した状態に保持される必要がある。図４１を同様に参照すると、一方のリンケージ７８４、７８８、７９４が伸長する際の図４０Ａおよび４０Ｂのアームが示されている。アクティブなリンケージ７８４、７８８、７９４が伸長する間に、非アクティブなリンケージ７８６、７９０、７９２は静止したままであってもよいことに留意されたい。すなわち、右側リンケージが伸長する間に左側リンケージは動かず、左側リンケージが伸長するときに右側リンケージは動かない。代替的に、例えば、図４１と比べて右側リンケージが独立して若干伸長する図４２に見られるように、左側および右側リンケージは独立して半径方向に同時に動かされてもよい。上部リンケージの肘の運動は下部エンドエフェクタ上のウェハとの潜在的干渉のために制限されうる。これは、図４１に示されるように、ロボットのリーチを制限しうる。この制限は、図４２示されるように、追加の間隙を提供し、完全なリーチを達成するために、下部リンケージを若干伸長させることによって緩和されてもよい。図示されている実施形態はブリッジを有しない。上部リンケージの手首は下部エンドエフェクタ上のウェハの上方を移動してもよい。
【００３８】
次に、図４３Ａおよび４３Ｂを参照すると、アーム８１２を有するロボット８１０の上面図および側面図がそれぞれ示されている。リンケージは両方ともそれらの収縮位置で示されており、各リンケージは双対保持器エンドエフェクタ８２０、８２２を有する。アームの個々のリンクを駆動するために用いられる内部機構は図１０〜１３と同一であってもよい。共通の上腕８１４は１つのモータによって駆動される。２本の前腕８１６、８１８の各々は１つのモータによって、従来のプーリを有するバンド駆動装置を通じて独立して駆動される。エンドエフェクタ８２０、８２２を有する第３のリンクは、上腕および前腕の不等長の影響を相殺する、少なくとも１つの非円形プーリを各々有するバンド駆動装置によって束縛される。図示されている実施形態では、前腕は上腕よりも短い。代替的に、前腕はより長くてもよい。リンケージの各々の内のバンド駆動装置は、図１および２のために説明された方法論を用いて設計される。図１および２のために提示された運動学方程式が同様にデュアルアームの２つのリンケージの各々のために用いられてもよい。図４４および４５を同様に参照すると、上部リンケージ８１８、８２２が伸長する際の図４３Ａおよび４３Ｂのアームが示されている。アクティブなリンケージ８１８、８２２が伸長する間に、非アクティブなリンケージ８１６、８２０は回転することに留意されたい。例えば、下部リンケージが伸長するにつれて上部リンケージは回転し、上部リンケージが伸長するにつれて下部リンケージは回転する。図４４および４５は、上部リンケージ８１８、８２２の手首関節８２４が、アームの下部リンケージ８１６、８２０によって運搬されるウェハ８２６の真上を移動しないことを示す。図示されている実施形態はブリッジを有しない。図４６および４７と比べて、エンドエフェクタは、反対側の肘との干渉を回避する形状に作られる必要がない。
【００３９】
次に、図４６Ａおよび４６Ｂを参照すると、アーム８４２を有するロボット８４０の上面図および側面図がそれぞれ示されている。リンケージは両方ともそれらの収縮位置で示されており、各リンケージは双対保持器エンドエフェクタ８５０、８５２を有する。一体化された上腕リンク８４４は、図４６Ａおよび４６Ｂに示されるように、単一の部品であることができるか、あるいは上腕リンクは、図４７Ａおよび４７Ｂの例に示されるように、２つ以上の部分８４４'、８４４"によって形成することができる。アームの個々のリンクを駆動するために用いられる内部機構は、図１５〜１９、例えば、図１９と同一であってもよい。一体化された上腕８４４は１つのモータによって駆動される。２本の前腕８４６、８４８の各々は１つのモータによって、従来のプーリを有するバンド駆動装置を通じて独立して駆動される。エンドエフェクタ８５０、８５２を有する第３のリンクは、上腕および前腕の不等長の影響を相殺する、少なくとも１つの非円形プーリを各々有するバンド駆動装置によって束縛される。図示されている実施形態では、前腕は上腕よりも短い。代替的に、前腕はより長くてもよい。リンケージの各々の内のバンド駆動装置は、図１および２のために説明された方法論を用いて設計される。図１および２のために提示された運動学方程式が同様にデュアルアームの２つのリンケージの各々のために用いられてもよい。アームが回転するために、ロボットの３本の駆動シャフトは全てアームの回転方向に同じ量だけ動く必要がある。エンドエフェクタアセンブリの一方が直線経路に沿って半径方向に伸長および収縮するために、共通の上腕８４４の駆動シャフト、およびアクティブなリンケージに関連付けられた前腕に結合された駆動シャフトは、図１および２のための逆運動学方程式に従って協調して動く必要がある。同時に、他方の前腕に結合された駆動シャフトは、非アクティブなリンケージが収縮したままとどまるために、共通の上腕の駆動シャフトと同期して回転する必要がある。図４８および４９を同様に参照すると、上部リンケージ８４８、８５２が伸長する際の図４６Ａおよび４６Ｂのアームが示されている。ここで、アクティブなリンケージ８４８、８５２が伸長する間に、非アクティブなリンケージ８４６、８５０は回転する。例えば、下部リンケージが伸長するにつれて上部リンケージは回転し、上部リンケージが伸長するにつれて下部リンケージは回転する。図４８および４９は、上部リンケージの手首関節８５４が、アームの下部リンケージによって運搬されるウェハ８５６の真上を移動しないことを示す。図示されている実施形態はブリッジを有せず、上部リンケージの手首関節は、下部リンケージによって運搬されるウェハの真上を移動しない。ここでは、非アクティブなアームはより小さく回転し、アクティブなアームが荷重を伴わずに伸長または収縮する際におけるより高い運動速度を可能にする。
【００４０】
次に、図５０Ａおよび５０Ｂを参照すると、アーム８７２を有するロボット８７０の上面図および側面図が示されている。リンケージは両方ともそれらの収縮位置で示されており、各リンケージは双対保持器エンドエフェクタ８８０、８８２を有する。一体化された上腕リンク８７４は、図５０Ａおよび５０Ｂに示されるように、単一の部品であることができるか、あるいは上腕リンクは、図４７Ａおよび４７Ｂの例に示されるように、２つ以上の部分によって形成することができる。アームの個々のリンクを駆動するために用いられる内部機構は、図１５〜１９、例えば、図１８と同一であってもよい。一体化された上腕８７４は１つのモータによって駆動される。２本の前腕８７６、８７８の各々は１つのモータによって、従来のプーリを有するバンド駆動装置を通じて独立して駆動される。エンドエフェクタを有する第３のリンクは、上腕および前腕の不等長の影響を相殺する、少なくとも１つの非円形プーリを各々有するバンド駆動装置によって束縛される。図示されている実施形態では、前腕は上腕よりも短い。代替的に、前腕はより長くてもよい。リンケージの各々の内のバンド駆動装置は、図１および２のために説明された方法論を用いて設計されてもよい。図１および２のために提示された運動学方程式が同様にデュアルアームの２つのリンケージの各々のために用いられてもよい。アームが回転するために、ロボットの３本の駆動シャフトは全てアームの回転方向に同じ量だけ動く必要がある。エンドエフェクタアセンブリの一方が直線経路に沿って半径方向に伸長および収縮するために、共通の上腕８７４の駆動シャフト、およびアクティブなリンケージに関連付けられた前腕に結合された駆動シャフトは、図１および２のための逆運動学方程式に従って協調して動く必要がある。同時に、他方の前腕に結合された駆動シャフトは、非アクティブなリンケージが収縮したままとどまるために、共通の上腕８７４の駆動シャフトと同期して回転する必要がある。図５１を同様に参照すると、一方のリンケージ８７８、８８２が伸長された状態における図５０Ａおよび５０Ｂのアームが示されている。ここで、アクティブなリンケージ８７８、８８２が伸長する間に、非アクティブなリンケージ８７６、８８０は回転する。例えば、下部リンケージが伸長するにつれて上部リンケージは回転し、上部リンケージが伸長するにつれて下部リンケージは回転する。図示されている実施形態は、より短い短バンドを用い、より剛性が高くなりうる短い前腕リンクを有し、前腕は並列に配置され、浅いチャンバを容易にする。ここで、短いリンクは、より長い上腕によって対処されてもよい図４６および４７と比べて、非アクティブなアームのより大きな回転を生じさせうる。ブリッジ８８４が設けられており、アームおよびエンドエフェクタは、ブリッジ８８４が、伸長運動の間に、非アクティブなエンドエフェクタ８８０に触れずに通過するように設計されてもよい。ここでは、エンドエフェクタの基部は、図示されるように、角度がついた形状８８６を特徴とする。
【００４１】
次に、図５２Ａおよび５２Ｂを参照すると、アーム９０２を有するロボット９００の上面図および側面図がそれぞれ示されている。リンケージは両方ともそれらの収縮位置で示されており、各リンケージは双対保持器エンドエフェクタを有する。アームの個々のリンクを駆動するために用いられる内部機構は図２１〜２３と同一であってもよい。２本の上腕９０４、９０６の各々は１つのモータによって独立して駆動される。前腕９０８、９１０は、少なくとも１つの非円形プーリを各々有するバンド機構を介して第３のモータに結合される。エンドエフェクタ９１２、９１４を有する第３のリンクは、少なくとも１つの非円形プーリを各々有するバンド駆動装置によって束縛される。バンド駆動装置は、上腕９０４、９０６の一方の回転が、対応するリンケージを、他方のリンケージが静止したままとどまっている間に、直線に沿って伸長および収縮させるように設計される。図示されている実施形態では、前腕は上腕よりも短い。代替的に、前腕はより長くてもよい。リンケージの各々の内のバンド駆動装置は、図５〜６のために説明された方法論を用いて設計される。図５〜６のために提示された運動学方程式が同様にデュアルアームの２つのリンケージの各々のために用いられてもよい。アームが回転するために、ロボットの３本の駆動シャフトは全てアームの回転方向に同じ量だけ動く必要がある。エンドエフェクタアセンブリの一方が直線経路に沿って半径方向に伸長および収縮するために、アクティブなリンケージに関連付けられた上腕の駆動シャフトは図５〜６のための逆運動学方程式に従って回転される必要があり、他の２本の駆動シャフトは静止した状態に保持される必要がある。図５３を同様に参照すると、一方のリンケージ９０６、９１０、９１４が伸長された状態における図５２Ａおよび５２Ｂのアームが示されている。アクティブなリンケージ９０６、９１０、９１４がブリッジ９１６とともに伸長する間に、非アクティブなリンケージ９０４、９０８、９１２は静止したままとどまることに留意されたい。すなわち、右側リンケージが伸長する間に左側リンケージは動く必要がなく、左側リンケージが伸長するときに右側リンケージは動く必要がない。ただし、リンケージは半径方向に独立して動かされてもよい。図示されている実施形態は、短いバンドを用い、より剛性が高くなりうるより短いリンク、および浅いチャンバを容易にする並列の前腕を有する。代替的に、前腕は、ブリッジを有する構成で上腕よりも長くてもよい。
【００４２】
次に、図５４〜５５を参照すると、反対のエンドエフェクタ９３８、９４０を有する結合されたデュアルアーム９３０が示されている。図５４Ａおよび５４Ｂはそれぞれ、アームを有するロボットの上面図および側面図を示す。リンケージは両方ともそれらの収縮位置で示されており、エンドエフェクタの横方向オフセットは上腕９３２および前腕９３４、９３６の関節間長さの差に相当する。一体化された上腕リンク９３２は、図５４に示されるように、単一の部品であることができるか、または上腕リンクは２つ以上の部分によって形成することができる。例として、２部分の設計はより少ない材料を用いてより軽くなってもよく、左側および右側部分は同一の構成要素であってもよい。アームの個々のリンクを駆動するために用いられる内部機構は、図１８および１９に関して示されたもの、あるいは別のものに基づいてもよい。共通の上腕９３２は１つのモータによって駆動される。２本の前腕９３４、９３６の各々は１つのモータによって、従来のプーリを有するバンド駆動装置を通じて独立して駆動される。エンドエフェクタ９３８、９４０を有する第３のリンクは、上腕９３２および前腕９３４、９３６の不等長の影響を相殺する、少なくとも１つの非円形プーリを各々有するバンド駆動装置によって束縛される。リンケージの各々の内のバンド駆動装置は、図１に関して説明された方法論を用いて、または別の方法で設計される。図１のために提示された運動学方程式を同様にデュアルアームの２つのリンケージの各々のために用いることができる。図５５Ａ〜５５Ｃは、第１のリンケージ９３４、９３８および第２のリンケージ９３６、９４０が収縮位置から伸長する際の図５４のアームを示す。エンドエフェクタの横方向オフセットは上腕９３２および前腕９３４、９３６の関節間長さの差に相当し、手首関節９４２、９４６は、ウェハの中心の軌道に対してこの差だけオフセットされた直線に沿って移動する。アクティブなリンケージが伸長する間に、非アクティブなリンケージは回転することに留意されたい。例えば、第１のリンケージが伸長するにつれて第２のリンケージは回転し、第２のリンケージが伸長するにつれて第１のリンケージは回転する。図５５Ａは、リンケージが両方とも収縮位置にある状態におけるアームを示す。図５５Ｂは、第１のリンケージ９３４、９３８が伸長された様子を示す。図５５Ｃは、第２のリンケージ９３６、９４０が伸長された様子を示す。前腕は同じ平面内を移動し、かつエンドエフェクタは同じ平面内を移動するため、図示されているアームは低い外形を有し、小さい容積を有する浅い真空チャンバを可能にする。一方のリンケージの手首の収縮位置は他方のリンケージの手首によって束縛されるため、アームの格納半径（containment radius）は大きくなってもよく、アームは、スロットバルブのサイズによってチャンバの直径が決定づけられる、多数のプロセスモジュールを用いる用途に特に適したものになる。その低い外形のゆえに、アームは、反対のエンドエフェクタを有するフロッグレッグ型アームに取って代わりうる。図示されている実施形態では、前腕は上腕よりも短い。代替的に、前腕はより長くてもよく、例えば、この場合には、前腕は異なる高さにあり、重なり合う。
【００４３】
図５６〜５７を参照すると、反対のエンドエフェクタ９７０、９７２を有する独立したデュアルアーム９６０が示されている。図５６Ａおよび５６Ｂは、アームを有するロボットの上面図および側面図を示す。リンケージは両方ともそれらの収縮位置で示されている。図５６では、第１のリンケージの上腕９６２は第２のリンケージの上腕９６４の上方に配置されている。代替的に、第２のリンケージの上腕が第１のリンケージの上腕の上方に配置されてもよい。アームの個々のリンクを駆動するために用いられる内部機構は、図２３に基づくか、または別様であってもよい。ここで、２本の上腕９６２、９６４の各々は１つのモータによって独立して駆動されてもよい。前腕９６６、９６８は、少なくとも１つの非円形プーリを各々有するバンド機構を介して第３のモータに結合される。エンドエフェクタ９７０、９７２を有する第３のリンクは、少なくとも１つの非円形プーリを各々有するバンド駆動装置によって束縛される。バンド駆動装置は、上腕の一方の回転が、対応するリンケージを、他方のリンケージが静止したままとどまっている間に、直線に沿って伸長および収縮させるように設計される。リンケージの各々の内のバンド駆動装置は、図５のために説明された方法論を用いて設計される。図５のために提示された運動学方程式を同様にデュアルアームの２つのリンケージの各々のために用いることができる。図５７Ａ〜５７Ｃは、第１のリンケージ９６２、９６６、９７０および第２のリンケージ９６４、９６８、９７２が収縮位置から伸長する際の図５６のアームを示す。ここで、アクティブなリンケージが伸長する間に、非アクティブなリンケージは静止したままとどまる（ただし、そうする必要があるわけではない）。すなわち、第１のリンケージが伸長する間に第２のリンケージは動かず、第２のリンケージが伸長するときに第１のリンケージは動かない。前腕は同じ平面内を移動し、かつエンドエフェクタは同じ平面内を移動するため、アームは低い外形を有し、小さい容積を有する浅い真空チャンバを可能にする。一方のリンケージの手首の収縮位置は他方のリンケージの手首によって束縛されるため、アームの格納半径は大きくなり、アームは、スロットバルブのサイズによってチャンバの直径が決定づけられる、多数のプロセスモジュールを用いる用途に特に適したものになる。その低い外形のゆえに、アームは、反対のエンドエフェクタを有するフロッグレッグ型アームに取って代わることができる。図示されている実施形態では、前腕は上腕よりも短い。代替的に、前腕はより長くてもよく、例えば、この場合には、前腕は異なる高さにあり、重なり合う。
【００４４】
次に、図５８を参照すると、角度的にオフセットされたエンドエフェクタ９９８、１０００を有する結合されたデュアルアーム９９０が示されている。図５８Ａおよび５８Ｂは、アームを有するロボットの上面図および側面図を示す。リンケージは両方ともそれらの収縮位置で示されている。エンドエフェクタの横方向オフセット１００２、１００４は上腕９９２および前腕９９４、９９６の関節間長さの差に相当する。一体化された上腕リンク９９２は、図５９に示されるように、単一の部品であってもよいし、２つ以上の部分によって形成してもよい。アームの個々のリンクを駆動するために用いられる内部機構は、図１８および１９に基づくか、または別様である。ここで、共通の上腕９９２は１つのモータによって駆動されてもよい。２本の前腕９９４、９９６の各々は１つのモータによって、従来のプーリを有するバンド駆動装置を通じて独立して駆動されてもよい。エンドエフェクタ９９８、１０００を有する第３のリンクは、上腕および前腕の不等長の影響を相殺する、少なくとも１つの非円形プーリを各々有するバンド駆動装置によって束縛される。リンケージの各々の内のバンド駆動装置は、図１のために説明された方法論を用いて、または別の方法で設計される。図１のために提示された運動学方程式を同様にデュアルアームの２つのリンケージの各々のために用いることができる。図５９Ａ〜Ｃを同様に参照すると、左側９９４、９９８および右側９９６、１０００のリンケージが伸長する際の図５８のアームが示されている。エンドエフェクタの横方向オフセット１００２、１００４は上腕および前腕の関節間長さの差に相当し、手首関節は、ウェハの中心の軌道に対してこの差だけオフセットされた直線に沿って移動する。ここで、アクティブなリンケージが伸長する間に、非アクティブなリンケージは回転する。例えば、左側リンケージが伸長するにつれて右側リンケージは回転し、右側リンケージが伸長するにつれて左側リンケージは回転する。図５９Ａは、リンケージが両方とも収縮位置にある状態におけるアームを示す。図５９Ｂは、左側のリンケージ９９４、９９８が伸長された様子を示す。図５９Ｃは、右側のリンケージ９９６、１０００が伸長された様子を示す。ここで、アクティブなアームが伸長する間に、非アクティブなアームは回転する。図示されている実施形態では、前腕は上腕よりも短い。代替的に、前腕はより長くてもよく、例えば、この場合には、前腕は異なる高さにあり、重なり合う。図示されている実施形態では、エンドエフェクタは９０度離れていてもよい。代替的に、任意の分離角度が提供されてもよい。
【００４５】
次に、図６０を参照すると、角度的にオフセットされたエンドエフェクタ１０４０、１０４２を有する独立したデュアルアーム１０３０が示されている。ここで、図６０Ａおよび６０Ｂは、アームを有するロボットの上面図および側面図を示す。リンケージは両方ともそれらの収縮位置で示されている。図６０では、右側上腕１０３４は左側上腕１０３２の下方に配置される。代替的に、左側上部が右側上腕の下方に配置されてもよい。アームの個々のリンクを駆動するために用いられる内部機構は図２３に基づいてもよい。２本の上腕１０３２、１０３４の各々は１つのモータによって各々独立して駆動されてもよい。前腕は、少なくとも１つの非円形プーリを各々有するバンド機構を介して第３のモータに結合される。エンドエフェクタ１０４０、１０４２を有する第３のリンクは、少なくとも１つの非円形プーリを各々有するバンド駆動装置によって束縛される。バンド駆動装置は、上腕１０３２、１０３４の一方の回転が、対応するリンケージを、他方のリンケージが静止したままとどまっている間に、直線に沿って伸長および収縮させるように設計される。リンケージの各々の内のバンド駆動装置は、図５のために説明された方法論を用いて、または別の方法で設計される。図５のために提示された運動学方程式を同様にデュアルアームの２つのリンケージの各々のために用いることができる。図６１Ａ〜６１Ｃは、左側のリンケージ１０３２、１０３６、１０４０および次に右側のリンケージ１０３４、１０３８、１０４２が伸長する際の図６０のアームを示す。ここで、アクティブなリンケージが伸長する間に、非アクティブなリンケージは静止したままとどまる（ただし、そうする必要があるわけではない）。すなわち、右側リンケージが伸長する間に左側リンケージは動かず、左側リンケージが伸長するときに右側リンケージは動かない。ここで、アクティブなリンケージが伸長する間に、非アクティブなリンケージは静止したままとどまる。図示されている実施形態では、前腕は上腕よりも短い。代替的に、前腕はより長くてもよく、例えば、この場合には、前腕は異なる高さにあり、重なり合う。図示されている実施形態では、エンドエフェクタは９０度離れていてもよい。代替的に、任意の分離角度が提供されてもよい。
【００４６】
図６２に関する例または別様の例として、第３のリンクアセンブリと各々呼ばれてもよい、第３のリンクおよびエンドエフェクタ１０６０、１０６２は、アームの対応するリンケージが伸長および収縮する際に、質量中心１０６４、１０６６がそれぞれ手首関節１０６８、１０７０の直線軌道上またはその近くにあるように設計されてもよい。これは、第３のリンクアセンブリの質量中心において作用する慣性力および手首関節における反力によるモーメントを低減し、それゆえ、第３のリンクアセンブリを束縛するバンド機構にかかる荷重を低減する。ここで、第３のリンクアセンブリは、その質量中心が、ペイロードが存在するときには、手首関節軌道の一方の側にあり、ペイロードが存在しないときには、軌道の他方の側にあるようにさらに設計されてもよい。代替的に、通例、最良の直線追跡性能は、ペイロードを載せた状態で要求されるため、第３のリンクアセンブリは、図６２に示されるように、その質量中心が、ペイロードが存在するときに実質的に手首関節軌道上にあるように設計されてもよい。図６２において、１Ｌは左側リンケージの手首関節の中心の直線軌道であり、２Ｌは左側リンケージの手首関節の中心１０７０であり、３Ｌは左側リンケージの第３のリンクアセンブリの質量中心１０６６であり、４Ｌは、左側リンケージが伸長運動の開始時に加速する際に（または収縮運動の終了時に減速する際に）、左側リンケージの第３のリンクアセンブリに作用する力であり、５Ｌは、左側リンケージが伸長運動の開始時に加速する際に（または収縮運動の終了時に減速する際に）、左側リンケージの第３のリンクアセンブリの質量中心において作用する慣性力である。同様に、１Ｒは右側リンケージの手首関節の中心の直線軌道であり、２Ｒは右側リンケージの手首関節の中心１０６８であり、３Ｒは右側リンケージの第３のリンクアセンブリの質量中心１０６４であり、４Ｒは、右側リンケージが伸長運動の終了時に減速する際に（または収縮運動の開始時に加速する際に）、右側リンケージの第３のリンクアセンブリに作用する力であり、５Ｒは、右側リンケージが伸長運動の終了時に減速する際に（もしくは収縮運動の開始時に加速する際に）、右側リンケージの第３のリンクアセンブリの質量中心において作用する慣性力である。図示されている実施形態では、双対ウェハエンドエフェクタが提供されている。代替的な態様では、任意の好適なエンドエフェクタおよびアームもしくはリンクの幾何配置が提供されてもよい。
【００４７】
代替的な態様では、本実施形態の態様のいずれかにおける上腕はモータによって、直接か、または任意の種類の連結装置もしくは伝達機構を介するかのいずれかによって駆動することができる。任意の伝達比が用いられてよい。代替的に、第２のリンクを作動させ、第３のリンクを束縛するバンド駆動装置は、ベルト駆動装置、ケーブル駆動装置、円形および非円形歯車、リンケージベースのメカニズムあるいは以上のものの任意の組み合わせ等の、同等の機能性の任意の他の機構によって置換することができる。代替的に、例えば、本実施形態のデュアルアームおよびクワッドアーム（quad arm）の態様では、各リンケージの第３のリンクは、図９のシングルアームのコンセプトと同様に、第３のリンクを、第２のモータによって駆動されるプーリに同期させる従来の２段バンド機構を介して、エンドエフェクタを半径方向に維持するように束縛することができる。代替的に、２段バンド機構は、ベルト駆動装置、ケーブル駆動装置、歯車駆動装置、リンケージベースのメカニズムまたは以上のものの任意の組み合わせ等の、任意の他の好適な機構によって置換することができる。代替的に、本実施形態のデュアルアームおよびクワッドアームの態様における上腕は同軸状に配置されなくてもよい。上腕は別個の肩関節を有することができる。デュアルアームおよびクワッドアームの２つのリンケージは、上腕の同じ長さおよび前腕の同じ長さを有する必要はない。一方のリンケージの上腕の長さは他方のリンケージの上腕の長さと異なってもよく、一方のリンケージの前腕の長さは他方のリンケージの前腕の長さと異なってもよい。前腕対上腕の比が２つのリンケージについて異なることもできる。左側および右側リンケージのリンクの異なる高さを有する本実施形態のデュアルアームおよびクワッドアームの態様では、左側および右側リンケージを相互交換することができる。デュアルアームおよびクワッドアームの２つのリンケージは同じ方向に沿って伸長する必要はない。アームは、各リンケージが異なる方向に伸長するように構成することができる。本実施形態の態様のいずれかにおける２つのリンケージは、３本よりも多いかまたは少ないリンク（第１のリンク＝上腕、第２のリンク＝前腕、第３のリンク＝エンドエフェクタを有するリンク）からなってもよい。本実施形態のデュアルアームおよびクワッドアームの態様では、各リンケージは異なる数のリンクを有してもよい。本実施形態のシングルアームの態様では、第３のリンクは複数のエンドエフェクタを運搬することができる。任意の好適な数のエンドエフェクタおよび／または材料保持器が第３のリンクによって運搬されることができる。同様に、本実施形態のデュアルアームの態様では、各リンケージは任意の好適な数のエンドエフェクタを運搬することができる。どちらの場合でも、エンドエフェクタは、同じ平面内に位置付けられるか、互いの上方に積み重ねられるか、その２つの組み合わせで配置されるか、または任意の他の好適な仕方で配置されることができる。さらに、デュアルアームの構成については、例えば、２０１２年１１月６日の出願日を有し、「独立したアームを有するロボットシステム（Ｒｏｂｏｔ  Ｓｙｓｔｅｍ  ｗｉｔｈ  Ｉｎｄ���ｐｅｎｄｅｎｔ  Ａｒｍｓ）」と題し、一連番号第１３／６７０，００４号を有する係属中の米国特許出願に関して説明されているように、各アームは独立して動作可能であってもよく、例えば、回転、伸長および／またはｚ（垂直）において独立して動作可能であってもよい。同出願はその全体が参照により本明細書に組み込まれている。したがって、このような変更、組み合わせおよび変形は全て包含される。
【００４８】
例示的実施形態の一態様によれば、基板搬送装置は、基板を搬送するようになっている。基板搬送装置は、中心回転軸上で駆動部に結合される可動アームアセンブリを有する。基板支持体が手首回転軸上でアームアセンブリに結合される。アームアセンブリは伸長および収縮の間に中心回転軸の周りに回転する。手首回転軸は伸長および収縮の間に、中心回転軸に対する半径方向経路に平行であり、それからオフセットされた手首経路に沿って動く。基板支持体は伸長および収縮の間に、回転を伴うことなく半径方向経路と平行に動く。
【００４９】
例示的実施形態の別の態様によれば、基板搬送装置は第１および第２の基板を搬送するようになっている。基板搬送装置は、共通回転軸上で駆動部に結合される第１および第２の独立した可動アームアセンブリを有する。第１および第２の基板支持体は、それぞれ第１および第２の手首回転軸上で第１および第２のアームアセンブリに結合される。第１および第２のアームアセンブリは伸長および収縮の間に共通回転軸の周りに回転する。第１および第２の手首回転軸は伸長および収縮の間に、共通回転軸に対する半径方向経路と平行で、それからオフセットされた第１および第２の手首経路に沿って動く。第１および第２の基板支持体は伸長および収縮の間に、回転を伴うことなく半径方向経路と平行に動く。
【００５０】
例示的実施形態の別の態様によれば、基板搬送装置は、基板を搬送するようになっている。基板搬送装置は、駆動部、および駆動部に回転可能に結合される上腕を有し、上腕は中心軸の周りに回転可能である。肘プーリが上腕に固定される。前腕が上腕に回転可能に結合される。前腕は肘軸の周りに回転可能であり、肘軸は中心軸から上腕リンク長だけオフセットされている。エンドエフェクタは前腕に回転可能に結合される。エンドエフェクタは手首軸の周りに回転可能であり、手首軸は肘軸から前腕リンク長だけオフセットされている。エンドエフェクタは基板を支持する。手首プーリはエンドエフェクタに固定される。手首プーリはバンドを用いて肘プーリに結合される。前腕リンク長は上腕リンク長と異なる。エンドエフェクタは肘プーリ、手首プーリおよびバンドによって上腕に対して束縛され、それにより、基板は中心軸に対する線形半径方向経路に沿って動く。
【００５１】
例示的実施形態の別の態様によれば、基板搬送装置は、基板を搬送するようになっている。基板搬送装置は、第１および第２の回転駆動装置を有する駆動部を有する。上腕は中心回転軸上で第１の回転駆動装置に回転可能に結合される。前腕は上腕に回転可能に結合される。前腕は上腕の肘回転軸の周りに回転可能であり、肘回転軸は中心回転軸から上腕リンク長だけオフセットされている。前腕は、前腕連結装置を用いて第２の回転駆動装置にさらに結合され、第２の回転駆動装置によって肘回転軸の周りに駆動される。基板支持体は基板を支持する。基板支持体は前腕に回転可能に結合され、前腕の手首回転軸の周りに回転可能である。手首回転軸は肘回転軸から前腕リンク長だけオフセットされている。基板支持体は、基板支持体連結装置を用いて上腕にさらに結合され、肘回転軸の周りの前腕と上腕との間の相対運動によって手首回転軸の周りに駆動される。前腕リンク長は上腕リンク長と異なる。基板支持体は基板支持体連結装置によって、基板が中心回転軸に対する線形経路に沿って動くように束縛される。
【００５２】
例示的実施形態の別の態様によれば、線形経路は、中心回転軸と交差する方向に沿う。
【００５３】
例示的実施形態の別の態様によれば、線形経路は、中心回転軸と直角であり、それに対してオフセットされた方向に沿う。
【００５４】
例示的実施形態の別の態様によれば、手首回転軸は線形経路と平行な手首経路に沿って動く。
【００５５】
例示的実施形態の別の態様によれば、基板支持体連結装置は、１つ以上の非円形プーリを有するバンド駆動装置を有する。
【００５６】
例示的実施形態の別の態様によれば、前腕連結装置は、１つ以上の非円形プーリを有するバンド駆動装置を有する。
【００５７】
例示的実施形態の別の態様によれば、搬送装置は、駆動装置と、駆動装置に接続される第１のアームであって、第１のアームは、駆動装置と直列に接続される、第１のリンク、第２のリンクおよびエンドエフェクタを有し、第１のリンクおよび第２のリンクは異なる有効長を有する、第１のアームと、第１のアームが伸長または収縮されるときに駆動装置に対するエンドエフェクタの実質的に直線のみの運動を提供するために、第２のリンクに対するエンドエフェクタの回転を制限するためのシステムと、を有する。
【００５８】
例示的実施形態の別の態様によれば、第１のリンクの有効長は第２のリンクの有効長よりも短い。
【００５９】
例示的実施形態の別の態様によれば、第１のリンクの有効長は第２のリンクの有効長よりも長い。
【００６０】
例示的実施形態の別の態様によれば、エンドエフェクタは、第１および第２のリンクの有効長の差と略等しい、第２のリンクとの手首関節と基板支持部の中心線との間の横方向オフセットを有する。
【００６１】
例示的実施形態の別の態様によれば、回転を制限するためのシステムは、第１のアームが伸長または収縮されるときに、手首関節が駆動装置の中心回転軸に対して横方向オフセットに維持された状態で、エンドエフェクタを平行移動させるように構成される。
【００６２】
例示的実施形態の別の態様によれば、エンドエフェクタの回転を制限するためのシステムは、第１のアームが伸長または収縮されるときに、駆動装置に対するエンドエフェクタの実質的に半径方向のみの運動を提供する。
【００６３】
例示的実施形態の別の態様によれば、エンドエフェクタの回転を制限するためのシステムは、エンドエフェクタが第１および第２のリンクの位置にかかわりなく駆動装置に対する半径方向に向くようにエンドエフェクタの配向を束縛するように構成される。
【００６４】
例示的実施形態の別の態様によれば、エンドエフェクタは、その上で少なくとも２枚の離間配置された基板を支持するように構成され、第２のリンクとのエンドエフェクタの手首関節と、第１のアームが伸長または収縮されるときのエンドエフェクタの直線線形運動経路の中心との間に横方向オフセットが設けられ、横方向オフセットは、第１のアームが伸長または収縮されるときにおける、手首関節が駆動装置の中心回転軸に対して横方向オフセットに維持された状態での、エンドエフェクタの実質的に平行移動のみの運動のために設けられる。
【００６５】
例示的実施形態の別の態様によれば、回転を制限するためのシステムは、プーリおよびバンドを有するバンド駆動装置を有する。
【００６６】
例示的実施形態の別の態様によれば、プーリは少なくとも１つの非円形プーリを有する。
【００６７】
例示的実施形態の別の態様によれば、プーリは、第２のリンクまたはエンドエフェクタに固定接続される少なくとも１つのプーリを有する。
【００６８】
例示的実施形態の別の態様によれば、エンドエフェクタは、基板支持部、および基板支持部を第２のリンクとのエンドエフェクタの手首関節に接続する脚を有し、脚は、手首関節に接続される第１の部分、基板支持部に接続される第２の部分を有し、第１および第２の部分は約９０度〜約１２０度の角度で互いに接続される。
【００６９】
例示的実施形態の別の態様によれば、エンドエフェクタは、２つの基板支持部、および基板支持部を第２のリンクとのエンドエフェクタの手首関節に接続する脚フレームを有し、脚フレームは基部および２本の脚を有して実質的にＵ字形であり、各脚は基板支持部の個別の１つに接続され、手首関節は、基部の中心からオフセットされた場所においてエンドエフェクタを第２のリンクに接続する。
【００７０】
例示的実施形態の別の態様によれば、駆動装置によってアームの第１のリンクを回転させることと、第１のリンクが回転されるときにアームの第２のリンクを回転させること、ただし、第２のリンクは第１のリンク上で回転される、回転させることと、第２のリンク上でエンドエフェクタを回転させること、ただし、第１および第２のリンクは異なる有効長を有し、第２のリンク上におけるエンドエフェクタの回転は、アームが伸長または収縮されるときに、エンドエフェクタが駆動装置に対する実質的に直線のみの運動に制限されるように、束縛される、回転させることと、を含む、方法が提供される。
【００７１】
例示的実施形態の別の態様によれば、運動は、駆動装置の中心軸に対する半径方向運動である。
【００７２】
例示的実施形態の別の態様によれば、エンドエフェクタは、第１および第２のリンクの有効長の差と略等しい、第２のリンクとの手首関節と基板支持部の中心線との間の横方向オフセットを有する。
【００７３】
例示的実施形態の別の態様によれば、第２のリンク上でエンドエフェクタを回転させることは、第１のアームが伸長または収縮されるときに、第２のリンクとの手首関節が駆動装置の中心回転軸に対して横方向オフセットに維持された状態で、エンドエフェクタの平行移動運動のみを生じさせる。
【００７４】
例示的実施形態の別の態様によれば、エンドエフェクタを回転させることは、第１のアームが伸長または収縮されるときに、駆動装置に対するエンドエフェクタの実質的に半径方向のみの運動を提供する。
【００７５】
例示的実施形態の別の態様によれば、エンドエフェクタを回転させることは、エンドエフェクタが第１および第２のリンクの位置にかかわりなく駆動装置に対する半径方向に向くようにエンドエフェクタの配向を束縛する。
【００７６】
例示的実施形態の別の態様によれば、駆動装置と、駆動装置に接続されるアームであって、アームは、第１の関節において駆動装置に接続される第１のリンク、第２の関節において第１のリンクに接続される第２のリンク、および第３の関節において第２のリンクに接続されるエンドエフェクタを有し、第１のリンクは、第２および第３の関節の間の第２のリンクの第２の長さと異なる第１および第２の関節の間の第１の長さを有し、第３の関節におけるエンドエフェクタの運動は、アームの伸長および収縮の間に駆動装置の回転中心に対する実質的に直線の半径方向線内をたどるように束縛される、アームと、を有する搬送装置が提供される。
【００７７】
一実施形態例によれば、搬送装置は、駆動装置と、駆動装置に接続される第１のアームであって、第１のアームは、駆動装置と直列に接続される、第１のリンク、第２のリンクおよびエンドエフェクタを有し、第１のリンクおよび第２のリンクは異なる有効長を有する、第１のアームと、第１のアームが伸長または収縮されるときに駆動装置に対するエンドエフェクタの実質的に直線のみの運動を提供するために、第２のリンクに対するエンドエフェクタの回転を制限するためのシステムと、を有する。
【００７８】
第１のリンクの有効長は第２のリンクの有効長よりも短くてもよい。第１のリンクの有効長は第２のリンクの有効長よりも長くてもよい。エンドエフェクタは、第１および第２のリンクの有効長の差と略等しい、第２のリンクとの手首関節と基板支持部の中心線との間の横方向オフセットを有してもよい。回転を制限するためのシステムは、第１のアームが伸長または収縮されるときに、手首関節が駆動装置の中心回転軸に対して横方向オフセットに維持された状態で、エンドエフェクタを平行移動させるように構成されてもよい。エンドエフェクタの回転を制限するためのシステムは、第１のアームが伸長または収縮されるときに、駆動装置に対するエンドエフェクタの実質的に半径方向のみの運動を提供してもよい。エンドエフェクタの回転を制限するためのシステムは、エンドエフェクタが第１および第２のリンクの位置にかかわりなく駆動装置に対する半径方向に向くようにエンドエフェクタの配向を束縛するように構成されてもよい。エンドエフェクタは、その上で少なくとも２枚の離間配置された基板を支持するように構成されてもよく、第２のリンクとのエンドエフェクタの手首関節と、第１のアームが伸長または収縮されるときのエンドエフェクタの直線線形運動経路の中心との間に横方向オフセットが設けられ、横方向オフセットは、第１のアームが伸長または収縮されるときにおける、手首関節が駆動装置の中心回転軸に対して横方向オフセットに維持された状態での、エンドエフェクタの実質的に平行移動のみの運動のために設けられる。回転を制限するためのシステムは、プーリおよびバンドを有するバンド駆動装置を有してもよい。プーリは少なくとも１つの非円形プーリを有してもよい。プーリは、第２のリンクまたはエンドエフェクタに固定接続される少なくとも１つのプーリを有してもよい。エンドエフェクタは、基板支持部、および基板支持部を第２のリンクとのエンドエフェクタの手首関節に接続する脚を有してもよく、脚は、手首関節に接続される第１の部分、基板支持部に接続される第２の部分を有し、第１および第２の部分は約９０度〜約１２０度の角度で互いに接続される。エンドエフェクタは、２つの基板支持部、および基板支持部を第２のリンクとのエンドエフェクタの手首関節に接続する脚フレームを有してもよく、脚フレームは基部および２本の脚を有して実質的にＵ字形であり、各脚は基板支持部の個別の１つに接続され、手首関節は、基部の中心からオフセットされた場所においてエンドエフェクタを第２のリンクに接続する。
【００７９】
１つの種類の方法例は、駆動装置によってアームの第１のリンクを回転させることと、第１のリンクが回転されるときにアームの第２のリンクを回転させること、ただし、第２のリンクは第１のリンク上で回転される、回転させることと、第２のリンク上でエンドエフェクタを回転させること、ただし、第１および第２のリンクは異なる有効長を有し、第２のリンク上におけるエンドエフェクタの回転は、アームが伸長または収縮されるときに、エンドエフェクタが駆動装置に対する実質的に直線のみの運動に制限されるように、束縛される、回転させることと、を含んでもよい。
【００８０】
運動は、駆動装置の中心軸に対する半径方向運動であってもよい。エンドエフェクタは、第１および第２のリンクの有効長の差と略等しい、第２のリンクとの手首関節と基板支持部の中心線との間の横方向オフセットを有してもよい。第２のリンク上でエンドエフェクタを回転させることは、第１のアームが伸長または収縮されるときに、第２のリンクとの手首関節が駆動装置の中心回転軸に対して横方向オフセットに維持された状態で、エンドエフェクタの平行移動運動のみを生じさせてもよい。エンドエフェクタは、第１のアームが伸長または収縮されるときに、駆動装置に対するエンドエフェクタの実質的に半径方向のみの運動を提供してもよい。エンドエフェクタを回転させることは、エンドエフェクタが第１および第２のリンクの位置にかかわりなく駆動装置に対する半径方向に向くようにエンドエフェクタの配向を束縛してもよい。
【００８１】
１つの種類の実施形態例は、駆動装置と、駆動装置に接続されるアームであって、アームは、第１の関節において駆動装置に接続される第１のリンク、第２の関節において第１のリンクに接続される第２のリンク、および第３の関節において第２のリンクに接続されるエンドエフェクタを有し、第１のリンクは、第２および第３の関節の間の第２のリンクの第２の長さと異なる第１および第２の関節の間の第１の長さを有し、第３の関節におけるエンドエフェクタの運動は、アームの伸長および収縮の間に駆動装置の回転中心に対する実質的に直線の半径方向線内をたどるように束縛される、アームと、を有する搬送装置内に提供されてもよい。
【００８２】
次に、図６３を参照すると、例示的なプーリのグラフ図１１００が示されている。例示的なプーリ外形は、説明されるように、不等リンク長を有するアームのためのものであってもよい。例として、グラフ１１００は、肘プーリが円形である場合の手首プーリのための外形を示してもよい。ここでは、以下の設計例が図のために用いられた：Ｒｅ／ｌ２＝０．２。ここで、Ｒｅは肘プーリの半径であり、ｌ２は前腕の関節間長さである。代替的に、任意の好適な比が提供されてもよい。明瞭にする目的のために、グラフは、等リンクアームのためのプーリと比較して極端な設計の場合を示す。最も外側の外形１１１０はｌ２／ｌ１＝２のためのものである。ここで、ｌ２は前腕の関節間長さであり、ｌ１は上腕の関節間長さであり、例えば、この場合はより長い前腕を表す。中間の外形１１１２は、ｌ２／ｌ１＝１、例えば、等しいリンク長を有する場合、のためのものである。最も内側の外形１１１４はｌ２／ｌ１＝０．５のためのものであり、例えば、この場合はより短い前腕を表す。図示されている実施形態では、極座標系１１２０が用いられている。ここでは、半径方向距離は肘プーリの半径に対して正規化されており、例えば、肘プーリの半径の倍数として表現される。換言すれば、Ｒｗ／Ｒｅが示されている。ここで、Ｒｗは手首プーリの極座標を表し、Ｒｅは肘プーリを表す。角度座標は度単位であり、０は、エンドエフェクタの方向１１２２に沿った向きを有し、例えば、エンドエフェクタは図に対して右に向く。
【００８３】
次に、図６４および６５を参照すると、不等リンク長を有するアーム１１４０および１１６０の２つの追加の構成が示されている。アーム１１４０は、上腕１１４２よりも長い前腕１１４４を有するように示されている。ここで、シングルアームの構成は、図１〜４および５〜８に関して開示されたとおりの、または別様の特徴を利用してもよい。図示されている実施形態では、それぞれの基板１１５０、１１５２を支持する２つのエンドエフェクタ１１４６、１１４８は互いに強固に接続され、反対の方向に向いている。基板は、図示されているように、アーム１１４０の中心１１５６と一致し、手首からオフセットされた（１１５４）半径方向経路内を移動する。同様に、アーム１１６０は、上腕１１６２よりも短い前腕１１６４を有するように示されている。ここで、シングルアームの構成は、図１〜４および５〜８に関して開示されたとおりの、または別様の特徴を利用してもよい。図示されている実施形態では、それぞれの基板１１７０、１１７２を支持する２つのエンドエフェクタ１１６６、１１６８は互いに強固に接続され、反対の方向に向いている。基板は、図示されているように、アーム１１６０の中心１１７６と一致し、手首からオフセットされた（１１７４）半径方向経路内を移動する。ここで、開示されている実施形態の特徴は、他の開示されている実施形態の任意のものと同様に共有されてもよい。
【００８４】
図６６Ａを参照すると、基板搬送ロボット１２００の一例の概略上面平面図が示されている。ロボット１２００は、以下においてより詳細に説明されるように、駆動部分１２１０、および駆動部分１２１０に結合されるアーム部分１２１２を有する、真空対応の、または任意の好適なロボットであってもよい。全体にわたって示されている実施形態では、上腕リンク長および前腕リンク長は異なり、例えば、上述されたとおりの、円形または非円形プーリによって駆動されてもよい。代替的な態様では、同じリンク長を有するアーム、または不等リンク長を有し、円形プーリもしくはその他の好適な駆動機構を有するアームが、例えば、開示されている任意の好適な構成を用いて、提供されてもよい。図６６Ａおよび６６Ｂは、アーム１２１２を有するロボット１２００の上面図および側面図をそれぞれ示す。駆動ユニット１２１０は４本の同軸駆動シャフトを提供してもよく、それにより、アーム１２１２の第１の部分１２１４および第２の部分１２１６は独立して駆動されてもよい。４本の同軸の軸を有する好適な駆動装置が図７０Ｂに例として示されている。ここでは、アーム１２１２は、２つの独立したリンケージ、上部１２１４および下部１２１６、を特徴とする。上部リンケージ１２１４は駆動装置１２１０の２本の最も内側の駆動シャフトによって駆動されてもよく、下部リンケージ１２１６は駆動装置１２１０の２本の最も外側の駆動シャフトによって駆動されてもよい。図６７Ａおよび６８Ａでは、リンケージはそれらの収縮位置で示されている。２つのリンケージ１２１４、１２１６の各々は、第１のリンク（上腕１２１８、１２２０）、第２のリンク（前腕１２２２、１２２４）および第３のリンク（エンドエフェクタ１２２６、１２２８）からなる。第２のリンクの関節間長さは、第１のリンクの関節間長さよりも小さく示されている。第３のリンクの横方向オフセット１２３０、１２３２は前腕および上腕の関節間長さの差ならびに追加のオフセットに相当し、合計して２つのアーム間のオフセット１２３４になる。オフセット１２３４は２ステーションのプロセスモジュール内の基板間の公称中心距離に相当してもよく、横方向オフセット１２３０、１２３２は合計中心距離１２３４の半分であってもよい。より短い前腕と組み合わせられたオフセット１２３０、１２３２は空隙Ｇを形成し、それにより、アーム１２１４、１２１６は、空隙Ｇ内でいかなるものにも、例えば、四腕（quad）の適用例におけるスリットバルブ間のチャンバ材料に、物理的に干渉することなく、伸長または収縮しうる。代替的に、任意の好適なオフセット（単数または複数）が提供されてもよい。ここで、エンドエフェクタ１２２８、１２２６は、回転を伴うことなく互いと公称平行に公称伸長および収縮してもよい。エンドエフェクタ１２２８、１２２６は独立して位置付け可能でもあるため、それらの上の基板は独立して置かれるか、または取り上げられてもよい。図６８Ａ〜６８Ｂを同様に参照すると、基板搬送ロボット１２００の例の上面図が示されている。図６８Ａは、ロボット１２００が収縮された様子を示すのに対して、図６８Ｂは、ロボット１２００が伸長された様子を示す。説明されるロボット１２００��、独立して位置付け可能であるアーム１２１４、１２１６を有する。代替実施形態では、アーム１２１４、１２１６は２本の同軸シャフトによって駆動され、互いに依存し合ってもよい。駆動構成の一例が図８０Ｂに関して説明されており、同図では、駆動シャフトの２つの同軸のセットがアームの２つのセットを駆動する。ここでは、同軸駆動シャフトのうちの１本は、例として、アーム１２１４、１２１６を駆動するために提供されてもよい。図６７Ａ〜６７Ｃを同様に参照すると、代替的なロボット構成１２００'が示されている。ロボット１２００'はアーム１２１４'および１２１６'を有し、ロボット１２００の特徴と同様の特徴を有してもよい。ここでは、ロボット１２００'のアームは独立して伸長および収縮されてもよい。ただし、アームは一緒に回転する。４本の同軸の軸の駆動装置の代わりに、ロボット１２００'は、３本の同軸の軸を有する駆動装置を利用する。好適な駆動装置およびプーリ機構が、図２３および２４あるいは３３および３４に関して示されている。代替的な態様では、例えば、開示されているように、上腕が互いに束縛される、任意の好適な駆動装置およびプーリ機構が提供されてもよい。
【００８５】
図６９Ａを参照すると、基板搬送ロボット１３００の一例の概略上面平面図が示されている。ロボット１３００は、以下においてより詳細に説明されるように、駆動部分１３１０、および駆動部分１３１０に結合されるアーム部分１３１２を有する、真空対応の、または任意の好適なロボットであってもよい。全体にわたって示されている実施形態では、上腕リンク長および前腕リンク長は異なり、円形または非円形プーリによって駆動されてもよい。代替的な態様では、同じリンク長を有するアーム、または不等リンク長を有し、円形プーリもしくはその他の好適な駆動機構を有するアームが提供されてもよい。図６９Ａおよび６９Ｂは、アーム１３１２を有するロボット１３００の上面図および側面図をそれぞれ示す。駆動ユニット１３１０は４本の同軸駆動シャフトを提供してもよく、それにより、アーム１３１２の第１の部分１３１４および第２の部分１３１６は独立して駆動されてもよい。ここでは、アーム１３１２は、２つの独立したリンケージ、上部１３１４および下部１３１６、を特徴とする。上部リンケージ１３１４は駆動装置１３１０の２本の最も内側の駆動シャフトによって駆動されてもよく、下部リンケージ１３１６は駆動装置１３１０の２本の最も外側の駆動シャフトによって駆動されてもよい。図６９Ａでは、リンケージはそれらの収縮位置で示されている。２つのリンケージ１３１４、１３１６の各々は、第１のリンク（上腕１３１８、１３２０）、第２のリンク（前腕１３２２、１３２４）および第３のリンク（エンドエフェクタ１３２６、１３２８）からなる。第２のリンクの関節間長さは第１のリンクの関節間長さよりも小さい。第３のリンクの横方向オフセット１３３０、１３３２は前腕および上腕の関節間長さの差に相当する。第３のリンクは、２本の最も内側の駆動シャフト１３３４のための空間を提供する形状に作られている。
【００８６】
図７０Ａおよび７０Ｂを同様に参照すると、各リンケージの個々のリンクを駆動するために用いられる内部機構の一例が示されている。機構は上部リンケージについて説明されることになる。同等の機構が下部リンケージ内で用いられてもよい。上部リンケージ１３１４の上腕１３１８は１つのモータ１３５０によって駆動されてもよい。上部リンケージ１３１４の前腕１３２２は別のモータ１３５２によって、従来のプーリを有するバンド駆動装置１３５４を通じて駆動されてもよい。エンドエフェクタ１３２６を有する第３のリンクは、上腕および前腕の不等長の影響を相殺する、少なくとも１つの非円形プーリを有するバンド駆動装置１３５６によって、エンドエフェクタが最初の２本のリンクの位置にかかわりなく半径方向に向くように束縛されてもよい。バンド駆動装置の設計は、図１〜４に示されたものに従ってもよい。上部リンケージが回転するために、リンケージに関連付けられた両方の駆動シャフトはリンケージの回転方向に同じ量だけ動く必要がある。エンドエフェクタが直線経路に沿って半径方向に伸長および収縮するために、２本の駆動シャフトは、例えば、式（１．８）〜（１．１６）に提示されたとおりの、逆運動学方程式に従って協調して動く必要がある。代替的な態様では、例えば、オフセットされたエンドエフェクタを有する図６６〜６８に関して開示されたとおりの、または別様の、任意の好適なアーム機構が用いられてもよい。
【００８７】
図７１Ａおよび７１Ｂを同様に参照すると、各リンケージの個々のリンクを駆動するために用いられる内部機構の別の例が示されている。この場合も先と同様に、機構は上部リンケージ１３１４'について説明されることになる。同等の機構が下部リンケージ内で用いられてもよい。ここで、上部リンケージ１３１４'の上腕１３１８は１つのモータ１３５０によって駆動される。上部リンケージ１３１４'の前腕１３２２は、少なくとも１つの非円形プーリを有するバンド機構１３５４'を介して別のモータ１３５２に結合される。バンド駆動装置１３５４'は、上腕の回転が手首関節をエンドエフェクタの所望の半径方向経路と平行な直線に沿って伸長および収縮させるように設計される。エンドエフェクタ１３２６を有する第３のリンクは、少なくとも１つの非円形プーリを有するバンド駆動装置１３５６'によって、エンドエフェクタが最初の２本のリンクの位置にかかわりなく半径方向に向くように束縛される。バンド駆動装置は図５〜８に従って設計されてもよい。上部リンケージ１３１４'が回転するために、リンケージに関連付けられた両方の駆動シャフトはリンケージの回転方向に同じ量だけ動いてもよい。エンドエフェクタ１３２６が直線経路に沿って半径方向に伸長および収縮するために、上部リンケージの上腕に結合された駆動シャフトは、上部リンケージに関連付けられた他方のモータが静止した状態に保持されている間に、式（２．８）〜（２．１５）に提示された逆運動学方程式に従って動く必要がある。代替的な態様では、任意の好適な駆動機構が提供されてもよい。
【００８８】
図７２Ａ〜７２Ｃおよび７３Ａ−７３Ｃは図６９のロボットの２つのリンケージの独立した動作を示す。具体的には、図７２Ａ〜７２Ｃおよび図７３Ａ〜７３Ｃは２つのリンケージ１３１４、１３１６の独立した回転運動および伸長運動をそれぞれ示す。図７２Ａ〜７２Ｃは、図６９のロボット１３００の上部リンケージ１３１４の回転運動を示す。図７２Ａは、リンケージが両方ともそれらの収縮位置にある状態におけるロボットの上面図を示す。図７２Ｂは、上部リンケージ１３１４が時計方向に９０度だけ回転された状態におけるロボットの上面図を示す。図７２Ｃは、上部リンケージ１３１４が１８０度だけ回転された状態におけるロボットの上面図を示す。図７３Ａ〜７３Ｃは図６９のロボット１３００の伸長運動を示す。図７３Ａは、リンケージが両方ともそれらの収縮位置にある状態におけるロボットの上面図を示す。図７３Ｂは、上部リンケージ１３１４が部分的に伸長された状態におけるロボットの上面図を示す。図７３Ｃは、上部リンケージ１３１４が伸長位置にある状態におけるロボットの上面図を示す。
【００８９】
開示されている実施形態の代替的な態様例が図７４Ａおよび７４Ｂに示されている。同図には、駆動装置１３１０およびアーム１４５２を有するロボット１４５０が示されている。ここでは、アーム１４５２の２つのリンケージ１４５４、１４５６は、ロボット１４５０の上面図および側面図を示す図７４Ａおよび７４Ｂに従って配置されてもよい。ここでは、ロボットの駆動ユニット１３１０は４本の同軸駆動シャフトを提供する。アーム１４５２は、２つの独立したリンケージ、上部１４５４および下部１４５６、を特徴とする。上部リンケージ１４５４は２本の最も内側の駆動シャフト１３３４によって駆動されてもよく、下部リンケージは駆動装置１３１０の２本の最も外側の駆動シャフトによって駆動されてもよい。図７４Ａでは、リンケージはそれらの収縮位置で示されている。２つのリンケージ１４５４、１４５６の各々は、第１のリンク（上腕）１４５８、１４６０、第２のリンク（前腕）１４６２、１４６４および第３のリンク（エンドエフェクタ）１４６６、１４６８からなってもよい。第２のリンクの関節間長さは第１のリンクの関節間長さよりも小さくてもよい。第３のリンクの横方向オフセット１４７０は前腕および上腕の関節間長さの差に相当する。第３のリンクは、２本の最も内側の駆動シャフト１３３４のための空間を提供する形状に作られている。
【００９０】
図７５Ａおよび７５Ｂは、各リンケージの個々のリンクを駆動するために用いられる内部機構の一例を示す。機構は上部リンケージ１４５４について説明されることになる。同等の機構が下部リンケージ１４５６内で用いられてもよい。上部リンケージ１４５４の上腕１４５８は１つのモータ１３５０によって駆動されてもよい。上部リンケージ１４５４の前腕１４６２は別のモータ１３５２によって、従来のプーリを有するバンド駆動装置１４７２を通じて駆動されてもよい。エンドエフェクタ１４６６を有する第３のリンクは、上腕および前腕の不等長の影響を相殺する、少なくとも１つの非円形プーリを有するバンド駆動装置１４７４によって、エンドエフェクタが最初の２本のリンクの位置にかかわりなく半径方向に向くように束縛されてもよい。バンド駆動装置の設計は図１〜４に従ってもよい。上部リンケージ１４５４が回転するために、リンケージに関連付けられた両方の駆動シャフトはリンケージの回転方向に同じ量だけ動く必要がある。エンドエフェクタが直線経路に沿って半径方向に伸長および収縮するために、２本の駆動シャフトは、式（１．８）〜（１．１６）に提示された逆運動学方程式に従って協調して動く必要がある。
【００９１】
図７６Ａおよび７６Ｂは、各リンケージの個々のリンクを駆動するために用いられる内部機構の別の例を示す。ここでは、機構は上部リンケージ１４５４について説明されることになる。同等の機構が下部リンケージ１４５６内で用いられてもよい。上部リンケージの上腕１４５８は１つのモータ１３５０によって駆動されてもよい。上部リンケージ１４５４の前腕１４６２は、少なくとも１つの非円形プーリを有するバンド機構１４７２'を介して別のモータ１３５２に結合されてもよい。バンド駆動装置は、上腕１４５８の回転が手首関節をエンドエフェクタ１４６６の所望の半径方向経路と平行な直線に沿って伸長および収縮させるように設計される。エンドエフェクタ１４６６を有する第３のリンクは、少なくとも１つの非円形プーリを有するバンド駆動装置によって、エンドエフェクタが最初の２本のリンクの位置にかかわりなく半径方向に向くように束縛される。バンド駆動装置は図５〜８に従って設計されてもよい。上部リンケージ１４５４が回転するために、リンケージに関連付けられた両方の駆動シャフトはリンケージの回転方向に同じ量だけ動いてもよい。エンドエフェクタ１４６６が直線経路に沿って半径方向に伸長および収縮するために、上部リンケージの上腕に結合された駆動シャフトは、上部リンケージに関連付けられた他方のモータが静止した状態に保持されている間に、式（２．８）〜（２．１５）に提示された逆運動学方程式に従って動く必要がある。
【００９２】
図７７Ａ〜Ｃおよび７８Ａ〜Ｃは図７４Ａおよび７４Ｂのロボットの２つのリンケージ１４５４、１４５６の独立した動作を示す。具体的には、図７７Ａ〜Ｃおよび図７８Ａ〜Ｃは２つのリンケージ１４５４、１４５６の独立した回転運動および伸長運動を示す。図７７Ａ〜Ｃはロボットの上部リンケージの回転運動を示す。図７７Ａは、リンケージが両方ともそれらの収縮位置にある状態におけるロボットの上面図を示す。図７７Ｂは、上部リンケージ１４５４が時計方向に９０度だけ回転された状態におけるロボットの上面図を示す。図７７Ｃは、上部リンケージ１４５４が１８０度だけ回転された状態におけるロボットの上面図を示す。図７８Ａ〜Ｃは図７４Ａおよび７４Ｂのロボットの伸長運動を示す。図７８Ａは、リンケージが両方ともそれらの収縮位置にある状態におけるロボットの上面図を示す。図７８Ｂは、上部リンケージが部分的に伸長された状態におけるロボットの上面図を示す。図７８Ｃは、上部リンケージ１４５４が伸長位置（完全な伸長ではない）にある状態におけるロボットの上面図を示す。
【００９３】
上述の双腕リンケージ機構の代替実施形態が同様に提供されてもよい。例えば、第１のリンクはモータによって、直接か、または任意の種類の連結装置もしくは伝達機構を介するかのいずれかによって駆動されてもよい。任意の伝達比を用いることができる。さらなる例として、第２のリンクを作動させるバンド駆動装置は、ベルト駆動装置、ケーブル駆動装置、歯車駆動装置、リンケージベースのメカニズムまたは以上のものの任意の組み合わせ等の、同等の機能性を有する任意の他の機構によって置換されてもよい。同様に、第３のリンクを束縛するバンド駆動装置は、ベルト駆動装置、ケーブル駆動装置、非円形歯車、リンケージベースのメカニズムまたは以上のものの任意の組み合わせ等の、任意の他の好適な機構によって置換されてもよい。ここで、エンドエフェクタは半径方向に向いている必要はない。エンドエフェクタは第３のリンクに対して、任意の好適なオフセットを有して位置付けられ、任意の好適な方向を向くことができる。同様に、第３のリンクは複数のエンドエフェクタを運搬してもよい。任意の好適な数のエンドエフェクタおよび／または材料保持器が第３のリンクによって運搬されることができる。さらなる例として、個々のリンクおよびエンドエフェクタの垂直配置の任意の順序が用いられてもよい。例えば、上部リンケージのエンドエフェクタは、２つのリンケージの間に挟まれるのと対照的に、上部リンケージの上方に配置されてもよい。
【００９４】
次に、図７９Ａおよび７９Ｂを参照すると、アーム１５５２および駆動装置１３１０を有するロボット１５５０の上面図および側面図が示されている。駆動ユニット１３１０は４本の同軸駆動シャフトを提供する。アームは、リンケージの２つの独立した対、上部リンケージ対１５５４および下部リンケージ対１５５６、を特徴とする。上部リンケージ対１５５４は２本の最も内側の駆動シャフト１３３４によって駆動され、下部リンケージ対は２本の最も外側の駆動シャフトによって駆動される。図７９Ａでは、リンケージはそれらの収縮位置で示されている。２つのリンケージ対１５５４、１５５６の各々は、２つのリンケージ、左側リンケージ１５５８、１５６０および右側リンケージ１５６２、１５６４、からなる。リンケージの各々は、第１のリンク（上腕）、第２のリンク（前腕）および第３のリンク（エンドエフェクタ）を含む。第２のリンクの関節間長さは第１のリンクの関節間長さよりも小さい。第２のリンクおよび第１のリンクの関節間長さの差は、第２のリンクが駆動ユニットの駆動シャフトに触れずに通過するように選択される。
【００９５】
図８０Ａおよび８０Ｂは、各リンケージの個々のリンクを駆動するために用いられる内部機構の一例を示す。機構は上部リンケージ対１５５４について説明されることになる。同等の機構が下部リンケージ対１５５６内で用いられてもよい。側面図の明瞭性のために、上部リンケージ対の前腕（およびエンドエフェクタ）は異なる高さに示されている（ただし、それらは同じ水平面内に配置されてもよい）。同様に、下部リンケージ対の前腕は側面図において異なる高さに示されている。左側の上部リンケージ１５５８の上腕１５７０は第１の駆動シャフト１５７２によって駆動され、右側の上部リンケージ１５６２の上腕１５７４は第２の駆動シャフト１５７６によって駆動される。左側の上部リンケージ１５５８の前腕１５７８は第２の駆動シャフト１５７６によって、少なくとも１つの非円形プーリを有するバンド駆動装置１５８０を通じて駆動される。同様に、右側の上部リンケージ１５６２の前腕１５８２は第１の駆動シャフト１５７２によって、少なくとも１つの非円形プーリを有するバンド駆動装置１５８４を通じて駆動される。例えば、等しいリンク長が提供される、代替的な態様では、円形プーリが用いられてもよい。２本の前腕のバンド駆動装置は、第１および第２の駆動シャフト１５７２、１５７６が反対方向に等しく回転すると、左側および右側リンケージの手首関節が、互いに平行な直線経路に沿って動くように設計される。左側の上部リンケージ１５５８の第３のリンク／エンドエフェクタ１５８６は、左側の上部リンケージ１５５８の上腕１５７０および前腕１５７８の不等長の影響を相殺する、少なくとも１つの非円形プーリを有するバンド駆動装置１５８８によって、エンドエフェクタ１５８６が左側の上部リンケージ１５５８の最初の２本のリンク１５７０、１５７８の位置にかかわりなく半径方向に向くように束縛される。バンド駆動装置の設計は図１〜４に従ってもよい。同様に、右側の上部リンケージ１５６２の第３のリンク／エンドエフェクタ１５９０は、右側の上部リンケージの上腕および前腕の不等長の影響を相殺する、少なくとも１つの非円形プーリを有するバンド駆動装置１５９２によって、エンドエフェクタが右側の上部リンケージの最初の２本のリンクの位置にかかわりなく半径方向に向くように束縛されてもよい。例えば、等しいリンク長が提供される、代替的な態様では、円形プーリが用いられてもよい。この場合も先と同様に、このバンド駆動装置は図１〜４に従って設計されてもよい。上部リンケージ対が回転するために、第１および第２の駆動シャフトは上部リンケージ対の所望の回転方向に同期して回転してもよい。上部リンケージ対のエンドエフェクタが直線経路に沿って伸長および収縮するために、２本の駆動シャフトは反対方向に同期して回転してもよい。
【００９６】
図８１Ａ〜Ｃおよび８２Ａ〜Ｃは図７９Ａおよび７９Ｂのロボットの２つのリンケージ対の独立した動作を示す。具体的には、図８１Ａ〜Ｃおよび図８２Ａ〜Ｃは２つのリンケージ対の独立した回転運動および伸長運動を示す。図８１Ａ〜Ｃはロボットの上部リンケージ対１５５４の回転運動を示す。図８１Ａは、リンケージ対が両方ともそれらの収縮位置にある状態におけるロボットの上面図を示す。図８１Ｂは、上部リンケージ対１５５４が時計方向に４５度だけ回転された状態におけるロボットの上面図を示す。図８１Ｃは、上部リンケージ対が１８０度だけ回転された状態におけるロボットの上面図を示す。図８２Ａ〜Ｃはロボットの伸長運動を示す。図８２Ａは、リンケージ対が両方ともそれらの収縮位置にある状態におけるロボットの上面図を示す。図８２Ｂは、上部リンケージ対が部分的に伸長された状態におけるロボットの上面図を示す。図８２Ａに示される伸長は、強固に結合された並列エンドエフェクタを有する従来の解決策の最大伸長におおよそ相当する。図８２Ｃに示されるように、本実施形態は、リンケージ、この特定の例では、上部リンケージ対、がこの点を大きく超えて伸長することを可能にし、それゆえ、同じ格納容積からのより長いリーチを提供する。
【００９７】
代替的に、リンケージは、ロボット１６５０の上面図および側面図を示す、図８３Ａおよび８３Ｂに従って配置することができる。ここでは、ロボット１６５０は、上部アーム対１５５４および下部アーム対１５５６'を有する図７９Ａおよび７９Ｂに関して説明されたとおりの特徴を有してもよい。ただし、この実施形態では、下部アーム対１５５６'の右側上腕は下部アーム対の左側上腕の下方に配されている。
【００９８】
代替実施形態では、任意の好適な四腕リンケージ機構が提供されてもよい。例として、第１のリンクはモータによって、直接か、または任意の種類の連結装置もしくは伝達機構を介するかのいずれかによって駆動することができる。ここでは、任意の伝達比を用いることができる。代替的に、第２のリンクを作動させるバンド駆動装置は、ベルト駆動装置、ケーブル駆動装置、歯車駆動装置、リンケージベースのメカニズムまたは以上のものの任意の組み合わせ等の、同等の機能性を有する任意の他の機構によって置換されてもよい。同様に、第３のリンクを束縛するバンド駆動装置は、ベルト駆動装置、ケーブル駆動装置、非円形歯車、リンケージベースのメカニズムまたは以上のものの任意の組み合わせ等の、任意の他の好適な機構によって置換されてもよい。さらに、エンドエフェクタは任意の好適なオフセットを有して位置付けられ、任意の好適な方向に向いてもよい。代替的に、第３のリンクは複数のエンドエフェクタを運搬することができる。リンケージのいずれの第３のリンクによっても任意の好適な数のエンドエフェクタおよび／または材料保持器が運搬されることができる。例として、各エンドエフェクタによって複数の基板が支持される、太陽電池の製造に適した機構１７００が図８３〜８６に示されている。ここでは、個々のリンクおよびエンドエフェクタの垂直配置の任意の順序が用いられてもよい。例えば、上部リンケージ対によって運搬されるエンドエフェクタは、下部および上部リンケージ対の間に挟まれるのと対照的に、上部リンケージ対の上方に位置してもよい。
【００９９】
上述のデュアルアームおよびクワッドアーム構成は、例えば、以上において、および図に示されているように、４本の同軸回転軸を有するロボット駆動ユニットによって駆動されてもよい。ロボット駆動ユニットは、図８７Ａおよび８７Ｂに概略的に示されているように、共通の垂直上昇軸１７５０をさらに含んでもよい。代替的に、ロボット駆動ユニットは、図８８Ａ〜Ｂおよび８９Ａ〜Ｂに模式的に示されるように、２本の独立した垂直上昇軸１７５０Ａおよび１７５０Ｂを含んでもよい。この場合には、各垂直軸は、双腕リンケージ機構の２つのリンケージのうちの一方、または四腕リンケージ機構の２つのリンケージ対のうちの一方に結合される。図８８Ａ〜Ｂでは、上昇軸１７５０Ａ、１７５０Ｂは回転駆動ユニット１８０６、１８０８に独立して結合される。ここでは、上昇軸１７５０Ａ、１７５０Ｂは独立して回転可能な親ねじを有する。同様に、図８９Ａ〜Ｂでは、上昇軸１７５０Ａ'、１７５０Ｂ'は回転駆動ユニット１８０６'、１８０８'に独立して結合される。ここでは、上昇軸１７５０Ａ'、１７５０Ｂ'は共通の固定された親ねじを共有する。
【０１００】
図９０Ａおよび９０Ｂは、非並置駆動ユニット（non-collocated drive units）によって駆動される独立したロボットアーム１９０２、１９０４を有する真空チャンバ１９００の上面図および側面図の概略描写の一例を示す。図９０Ａおよび９０Ｂの例では、各駆動ユニットは３本の回転軸および任意追加の垂直上昇軸を提供してもよい。各ロボットアームは、第１のリンク（上腕）、第２のリンク（前腕）、およびエンドエフェクタを有する第３のリンクからなってもよい。図に示されるように、第２のリンクの関節間長さは第１のリンクの関節間長さよりも小さくてもよい。３本のリンクの各々は、対応するロボット駆動ユニットの回転軸のうちの１本によって駆動されてもよい。一般的には、任意の数の回転軸およびリンクが用いられてもよい。図９０Ａおよび９０Ｂの２本のロボットアームおよび駆動ユニットは、２本のアームが互いの真上および／または真下を通って伸び、真空チャンバに取り付けられたあらゆるステーションに到達して、ステーションへ／から材料を送達／除去することができるように構成されてもよい。代替的に、図９１Ａおよび９１Ｂに概略的に示されるように、２つの駆動ユニット１９０２'、１９０４'の各々は、駆動ユニットの回転軸からの回転運動を真空チャンバ内の所与の点へ伝達することができる、延長部材を特徴としてもよい。延長部材は水平面内で静止していてもよいが、その一方で、対応する駆動ユニットが垂直上昇軸を備えている場合には、延長部材は垂直に動いてもよい。図９１Ａおよび９１Ｂの例に示されるように、標準的なロボットアームが延長部材の各々によって駆動されてもよい。例えば、延長部材を有する各駆動ユニットは、２本の回転軸および任意追加の垂直上昇軸を提供してもよい。このとき、ロボットアームの各々は、第１のリンク（上腕）、第２のリンク（前腕）、およびエンドエフェクタを有する第３のリンクからなってもよい。図９１Ａおよび９１Ｂの例では、最初の２本のリンクは、対応する駆動ユニットの２本の回転軸によって駆動され、第３のリンクは、エンドエフェクタが半径方向に配向を維持するように機械的に束縛される。図９１Ａおよび９１Ｂには３リンクのアームが示されているが、アームは任意の好適な数のリンクからなってもよい。代替実施形態では、図９０Ａおよび９０Ｂならびに図９１Ａおよび９１Ｂのアーム機構および駆動ユニットあるいは他のものの任意の好適な組み合わせが用いられてもよい。１つのさらなる例によれば、例えば、メモリ１９５１'等の、動作を遂行するために機械によって実行可能な命令のプログラムを有形に組み込む、機械によって可読の非一時的プログラム記憶デバイスが提供されてもよい。ここで、動作は、本明細書に記載されているとおりのコントローラによって遂行される動作のいずれかを含む。上述の方法は、プロセッサ１９５１、メモリ１９５１'およびソフトウェア１９５１"を用いて少なくとも部分的に遂行または制御されてもよい。
【０１０１】
上述の説明は単なる例示であると見なされるべきである。種々の代替例および変更例が当業者によって考案されることができる。したがって、本実施形態は、このような代替例、変更例、および変形例を全て包含することを意図されている。例えば、種々の従属請求項に記載されている特徴は任意の好適な組み合わせ（単数または複数）で互いと組み合わせることができるであろう。加えて、上述の異なる実施形態からの特徴を選択的に組み合わせ、新たな実施形態を作ることができるであろう。したがって、本説明は、添付の請求項の範囲内に含まれるこのような代替例、変更例および変形例を全て包含することを意図されている。
【図１Ａ】
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【図１Ｂ】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図３Ａ−Ｃ】
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【図４】
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【図５Ａ】
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【図５Ｂ】
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【図６Ａ】
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【図６Ｂ】
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【図７Ａ−Ｃ】
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【図８】
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【図９】
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【図１０Ａ】
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【図１０Ｂ】
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【図１１Ａ】
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【図１１Ｂ】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４Ａ−Ｃ】
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【図１５Ａ】
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【図１５Ｂ】
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【図１６Ａ】
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【図１６Ｂ】
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【図１７Ａ】
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【図１７Ｂ】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０Ａ−Ｃ】
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【図２１Ａ】
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【図２１Ｂ】
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【図２２Ａ】
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【図２２Ｂ】
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【図２３】
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【図２４Ａ−Ｃ】
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【図２５Ａ】
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【図２５Ｂ】
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【図２６Ａ−Ｃ】
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【図２７Ａ】
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【図２７Ｂ】
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【図２８Ａ】
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【図２８Ｂ】
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【図２９Ａ−Ｃ】
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【図３０Ａ】
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【図３０Ｂ】
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【図３１Ａ】
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【図３１Ｂ】
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【図３２Ａ】
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【図３２Ｂ】
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【図３２Ｃ】
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【図３２Ｄ】
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【図３３Ａ】
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【図３３Ｂ】
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【図３４Ａ−Ｃ】
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【図３５Ａ】
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【図３５Ｂ】
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【図３６】
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【図３７Ａ】
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【図３７Ｂ】
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【図３８Ａ】
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【図３８Ｂ】
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【図３９】
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【図４０Ａ】
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【図４０Ｂ】
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【図４１】
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【図４２】
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【図４３Ａ】
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【図４３Ｂ】
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【図４４】
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【図４５】
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【図４６Ａ】
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【図４６Ｂ】
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【図４７Ａ】
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【図４７Ｂ】
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【図４８】
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【図４９】
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【図５０Ａ】
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【図５０Ｂ】
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【図５１】
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【図５２Ａ】
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【図５２Ｂ】
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【図５３】
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【図５４Ａ】
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【図５４Ｂ】
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【図５５Ａ−Ｃ】
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【図５６Ａ】
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【図５６Ｂ】
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【図５７Ａ−Ｃ】
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【図５８Ａ】
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【図５８Ｂ】
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【図５９Ａ】
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【図５９Ｂ】
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【図５９Ｃ】
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【図６０Ａ】
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【図６０Ｂ】
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【図６１Ａ】
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【図６１Ｂ】
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【図６１Ｃ】
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【図６２】
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【図６３】
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【図６４】
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【図６５】
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【図６６Ａ】
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【図６６Ｂ】
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【図６７Ａ−Ｃ】
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【図６８Ａ】
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【図６８Ｂ】
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【図６９Ａ】
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【図６９Ｂ】
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【図７０Ａ】
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【図７０Ｂ】
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【図７１Ａ】
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【図７１Ｂ】
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【図７２Ａ−Ｃ】
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【図７３Ａ−Ｃ】
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【図７４Ａ】
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【図７４Ｂ】
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【図７５Ａ】
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【図７５Ｂ】
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【図７６Ａ】
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【図７６Ｂ】
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【図７７Ａ−Ｃ】
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【図７８Ａ−Ｃ】
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【図７９Ａ】
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【図７９Ｂ】
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【図８０Ａ】
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【図８０Ｂ】
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【図８１Ａ−Ｃ】
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【図８２Ａ−Ｃ】
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【図８３Ａ】
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【図８３Ｂ】
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【図８４Ａ】
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【図８４Ｂ】
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【図８５Ａ−Ｃ】
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【図８６Ａ−Ｃ】
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【図８７Ａ】
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【図８７Ｂ】
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【図８８Ａ】
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【図８８Ｂ】
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【図８９Ａ】
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【図８９Ｂ】
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【図９０Ａ】
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【図９０Ｂ】
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【図９１Ａ】
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【図９１Ｂ】
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