(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ロボットのエンドエフェクタに載置される基板が少なくとも一つのセンサを通過する際に、前記少なくとも一つのセンサによって前記基板を検知することと；
前記基板が前記少なくとも一つのセンサを通過することを前記少なくとも一つのセンサが検知する際に、コントローラによって、前記エンドエフェクタのモデルエンドエフェクタ座標を計算することと；
適応型配置システムを提供することと；
を含む方法であって、前記適応型配置システムは、前記少なくとも一つのセンサによる前記基板の検知を利用すると共に、前記計算されたモデルエンドエフェクタ座標を利用して、前記基板を所望の位置に移動するように制御するように構成され、前記方法は更に、
前記コントローラによって、前記ロボットの動作中に当該ロボットの少なくとも１つの部材についての変位を推定することと；
前記コントローラによって、前記推定された変位に基づいて、前記ロボットの前記エンドエフェクタの推定エンドエフェクタ座標を求めることと；
前記推定エンドエフェクタ座標に基づいて、前記コントローラによって、少なくとも一つの信号を生成することと；
前記コントローラによって生成された前記少なくとも一つの信号と、前記少なくとも一つのセンサによる前記基板の検知と、前記計算されたモデルエンドエフェクタ座標とに基づいて、前記適応型配置システムによって、前記基板を前記所望の位置に配置するために前記ロボットの動作を調整することと、
を含む方法。
【請求項２】
前記変位を推定することは、前記ロボットの少なくとも一つのモータへのコマンド送信に基づき、
前記コマンド送信は、所定のトルクベクトルを生成するための、前記少なくとも１つのモータへのコマンドトルク送信を含む、
請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記ロボットの前記少なくとも１つの部材は、
前記ロボットの駆動部の可撓性フレーム部材と、
前記少なくとも１つのモータの可撓性駆動軸と、
前記ロボットのアームの可撓性リンクと、
前記ロボットの前記アームのリンク間の可撓性関節と、
前記ロボットの前記アームの弾性ベルトまたはバンドと、
の内の少なくとも１つを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項４】
前記推定することは、
ダイナミックモデリングによる可撓性の影響の推定と、
状態観測器による可撓性の影響の推定と、
ベルト位置決め誤差の影響の推定と、
少なくとも１つの補助センサを使用した、可撓性の影響の直接的な測定と、
の内の少なくとも１つを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項５】
前記変位を推定することは、
前記ロボットの部位と、
前記ロボットにより搬送される基板と、
の内の少なくとも一方に対する、少なくとも１つのセンサからの位置情報に基づく、請求項１に記載の方法。
【請求項６】
前記エンドエフェクタは、前記ロボットのアーム構成に回動可能に取り付けられており、前記アーム構成は前記ロボットの駆動部に接続されて該駆動部により駆動される、請求項１に記載の方法。
【請求項７】
前記ロボットの動作を調整することは、前記エンドエフェクタの順運動学判定にさらに基づき、これにより、前記ロボットの前記少なくとも１つのモータを駆動するために使用される調整されたエンドエフェクタ座標を求めるために、前記適応型配置システムに修正推定エンドエフェクタ座標が提供される、請求項１に記載の方法。
【請求項８】
前記ロボットの動作を調整することは、前記ロボットの前記少なくとも１つのモータを駆動するために使用される調整されたエンドエフェクタ座標を求めるために、前記適応型配置システムに前記推定エンドエフェクタ座標を提供することを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項９】
前記推定エンドエフェクタ座標は、ロボット位置検知システムおよび／または基板位置検知システムに提供され、これにより、前記ロボットの前記少なくとも１つのモータを駆動するために使用される調整されたエンドエフェクタ座標を求めるために、前記適応型配置システムに修正推定エンドエフェクタ座標が提供される、請求項１に記載の方法。
【請求項１０】
ロボットのエンドエフェクタに載置される基板が少なくとも一つのセンサを通過する際に、前記少なくとも一つのセンサによって前記基板を検知する手段と；
前記基板が前記少なくとも一つのセンサを通過することを前記少なくとも一つのセンサが検知する際に、前記エンドエフェクタのモデルエンドエフェクタ座標を計算する手段と；
適応型配置システムを提供する手段と；
を備える装置であって、前記適応型配置システムは、前記少なくとも一つのセンサによる前記基板の検知を利用すると共に、前記計算されたモデルエンドエフェクタ座標を利用して、前記基板を所望の位置に移動するように制御するように構成され、前記装置は更に、
前記ロボットの動作中に当該ロボットの少なくとも１つの部材についての変位を推定する手段と、
前記推定された変位に基づいて、前記ロボットの前記エンドエフェクタの推定エンドエフェクタ座標を求める手段と、
前記推定エンドエフェクタ座標に基づいて、前記コントローラによって、少なくとも一つの信号を生成する手段と；
を備え、前記適応型配置システムは、前記少なくとも一つの信号と、前記少なくとも一つのセンサによる前記基板の検知と、前記計算されたモデルエンドエフェクタ座標に基づいて、前記基板を前記所望の位置に配置するために前記ロボットの動作を調整するように構成される、装置。
【請求項１１】
前記変位を推定することは、前記ロボットの少なくとも一つのモータへのコマンド送信に基づき、
前記コマンド送信は、所定のトルクベクトルを生成するための、前記少なくとも１つのモータへのコマンドトルク送信を含む、
請求項１０に記載の装置。
【請求項１２】
前記ロボットの前記少なくとも１つの部材は、
前記ロボットの駆動部の可撓性フレーム部材と、
前記少なくとも１つのモータの可撓性駆動軸と、
前記ロボットのアームの可撓性リンクと、
前記ロボットの前記アームのリンク間の可撓性関節と、
前記ロボットの前記アームの弾性ベルトまたはバンドと、
の内の少なくとも１つを含む、請求項１０に記載の装置。
【請求項１３】
前記推定することは、
ダイナミックモデリングによる可撓性の影響の推定と、
状態観測器による可撓性の影響の推定と、
ベルト位置決め誤差の影響の推定と、
少なくとも１つの補助センサを使用した、可撓性の影響の直接的な測定と、
の内の少なくとも１つを含む、請求項１０に記載の装置。
【請求項１４】
前記変位を推定することは、
前記ロボットの部位と、
前記ロボットにより搬送される基板と、
の内の少なくとも一方に対する、少なくとも１つのセンサからの位置情報に基づく、請求項１０に記載の装置。
【請求項１５】
前記エンドエフェクタは、前記ロボットのアーム構成に回動可能に取り付けられており、前記アーム構成は前記ロボットの駆動部に接続されて該駆動部により駆動される、請求項１０に記載の装置。
【請求項１６】
前記ロボットの動作を調整することは、前記エンドエフェクタの順運動学判定にさらに基づき、これにより、前記ロボットの前記少なくとも１つのモータを駆動するために使用される調整されたエンドエフェクタ座標を求めるために、前記適応型配置システムに修正推定エンドエフェクタ座標が提供される、請求項１０に記載の装置。
【請求項１７】
前記ロボットの動作を調整することは、前記ロボットの前記少なくとも１つのモータを駆動するために使用される調整されたエンドエフェクタ座標を求めるために、前記適応型配置システムに前記推定エンドエフェクタ座標を提供することを含む、請求項１０に記載の装置。
【請求項１８】
前記推定エンドエフェクタ座標は、ロボット位置検知システムおよび／または基板位置検知システムに提供され、これにより、前記ロボットの前記少なくとも１つのモータを駆動するために使用される調整されたエンドエフェクタ座標を求めるために、前記適応型配置システムに修正推定エンドエフェクタ座標が提供される、請求項１０に記載の装置。
【請求項１９】
処理手段及び記憶手段を備える装置であって、前記記憶手段はプログラム命令を格納し、前記プログラム命令は、前記処理手段に実行されると、前記装置に、請求項１から９のいずれかに記載の方法を遂行させるように構成される、装置。
【請求項２０】
装置の処理手段に実行されると、前記装置に、請求項１から９のいずれかに記載の方法を遂行させるように構成されるプログラム命令を備える、コンピュータプログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
例示的かつ非限定的な実施形態は概してロボットに関し、より詳細には、ロボット動作制御に関する。
【背景技術の簡単な説明】
【０００２】
半導体加工システムは、ロボットマニピュレータを１つ以上利用して、シリコンウェハ（基板と称する）をプロセスモジュール、計測台、ロードロックまたはその他の適切な箇所に正確に搬送する。基板は、ロボットにより把持される位置に正確に配置されない場合がある（初期位置ズレ）。さらに、ロボットエンドエフェクタは通常、ロボットエンドエフェクタ上の基板を機械的に中心に寄せる手段を有さない。そのため、ロボットが動作中に基板のエッジを検出する外部センサが利用されることも多い。当該センサは、ロボットの動作を調整して、しかる後に初期位置ズレにかかわらず、基板を正確に搬送（配置）するために制御システムによって使用されうる。
【０００３】
このため、制御システムは通常、センサにより基板のエッジが検出されるとロボット軸（モータ、関節）の位置を取得し、そのデータを基板の想定される半径と、センサの座標を利用して、（１）基板の偏心を求め、その情報を使用して、配置動作の仕上げに当該偏心を補正するか、（２）基板の初期位置ズレにかかわらず基板を正確に配置するように、ロボット動作の終点を直接調整する。前者の調整は、適応型配置システム（Adaptive Placement System：ＡＰＳ）と呼ばれるものである。
【０００４】
ＡＰＳの精度は、ロボットマニピュレータのベルト駆動装置における構造的可撓性や位置決め誤差のような機械的欠陥により損なわれうる。当該欠陥により、ロボット軸（モータ、関節）の取得位置と、対応するロボットエンドエフェクタの対応する実際の位置との関係が歪められる場合があるのである。典型的な構造的可撓性としては、張力により伸びてしまう傾向にある、ロボットの駆動部の可撓性を有するフレームや、（捻じれおよび曲げに対する）可撓性を有する駆動軸、可撓性を有するリンク、可撓性を有する関節、弾性ベルトおよびバンド等が該当する。ベルト駆動装置における位置決め誤差は、ベルトとプーリ歯との噛合誤差に起因するヒステリシスにより生じうる。
【０００５】
ＡＰＳの精度は、ロボット動作環境の温度変化に影響されうる。温度変化により、ロボット構成要素、ロボットが取り付けられる構造フレーム、基板の搬送先である台に熱膨張や熱収縮が生じる。温度変化は一定でなく、システムの構成要素の温度は様々となり、相対的膨張または収縮量も様々となりうる。さらに温度は経時的に変化し、システム内のそれぞれの部位で変化率が異なる場合もありうる。このような熱変形により、ロボットによるそのエンドエフェクタの位置の計算が不正確になる。このエンドエフェクタの位置の計算は、モータ位置を入力とし、ロボットの幾何学的形状についての予めプログラムされた情報を利用する。ロボットの幾何学的形状が熱の影響で歪められると、この計算は不正確になる。これはシステムに２つの影響を及ぼす。幾何学的形状の不正確であると、システムがエンドエフェクタを想定され所望される位置に配置する能力に悪影響が及ぶ。さらに、ＡＰＳを利用したシステムでは、モータの位置が、ＡＰＳセンサの接触により取得され、そのデータを利用してエンドエフェクタ上のウェハの位置が計算される。このＡＰＳ位置取得データは、ロボットの幾何学的形状の不正確なモデルの悪影響を受け、基板配置が一層不正確になってしまう。
【摘要】
【０００６】
以下の摘要は例示のために記載されるものであり、請求項の範囲を限定するものではない。
【０００７】
一態様による例示的方法は、ロボットの少なくとも１つのモータへのコマンド送信に少なくとも部分的に基づいて、前記ロボットの動作中に当該ロボットの少なくとも１つの部材についての変位を推定することと、前記推定された変位に少なくとも部分的に基づいて、前記ロボットのエンドエフェクタの計算されたエンドエフェクタ座標を求めることと、前記計算されたエンドエフェクタ座標に少なくとも部分的に基づいて、前記ロボット上の基板を所望の位置に配置するために前記ロボットの動作を調整することと、を含む。
【０００８】
別の態様による例示的実施形態は、少なくとも１つのプロセッサと、コンピュータプログラムコードを含む少なくとも１つの非一時的メモリと、を備える装置であって、前記少なくとも１つのメモリおよび前記コンピュータプログラムコードは、前記少なくとも１つのプロセッサと共に、ロボットの少なくとも１つのモータへのコマンド送信に少なくとも部分的に基づいて、前記ロボットの動作中に当該ロボットの少なくとも１つの部材についての変位を推定することと、前記推定された変位に少なくとも部分的に基づいて、前記ロボットのエンドエフェクタの計算されたエンドエフェクタ座標を求めることと、前記計算されたエンドエフェクタ座標に少なくとも部分的に基づいて、前記ロボット上の基板を所望の位置に配置するために前記ロボットの動作を調整することと、を前記装置に実行させるように構成される装置として提供される。
【０００９】
別の態様による例示的実施形態は、操作を実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具現化する、前記機械によって可読の非一時的プログラム記憶装置であって、前記操作は、ロボットの少なくとも１つのモータへのコマンド送信に少なくとも部分的に基づいて、前記ロボットの動作中に当該ロボットの少なくとも１つの部材についての変位を推定することと、前記推定された変位に少なくとも部分的に基づいて、前記ロボットのエンドエフェクタの計算されたエンドエフェクタ座標を求めることと、前記計算されたエンドエフェクタ座標に少なくとも部分的に基づいて、前記ロボット上の基板を所望の位置に配置するために前記ロボットの動作を調整することと、を含むプログラム記憶装置として提供される。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
上述の態様およびその他の特徴は、添付の図面を参照して以下に説明される。
【００１１】
【図１】例示的装置を示す図である。
【００１２】
【図２】例示的システムを示す図である。
【００１３】
【図３】例示的装置を示す図である。
【００１４】
【図４】例示的装置を示す図である。
【００１５】
【図５Ａ】例示的装置を示す図である。
【００１６】
【図５Ｂ】例示的装置を示す図である。
【００１７】
【図５Ｃ】例示的装置を示す図である。
【００１８】
【図６】例示的システムを示す図である。
【００１９】
【図７】例示的システムを示す図である。
【００２０】
【図８】例示的システムを示す図である。
【００２１】
【図９】例示的システムを示す図である。
【００２２】
【図１０】例示的システムを示す図である。
【００２３】
【図１１Ａ】例示的システムを示す図である。
【図１１Ｂ】例示的システムを示す図である。
【図１１Ｃ】例示的システムを示す図である。
【００２４】
【図１２】例示的装置を示す図である。
【００２５】
【図１３】例示的装置を示す図である。
【００２６】
【図１４】例示的装置を示す図である。
【００２７】
【図１５】例示的装置を示す図である。
【００２８】
【図１６】例示的装置を示す図である。
【００２９】
【図１７】例示的コントローラを示す図である。
【実施例の詳細説明】
【００３０】
図１は、基板搬送装置またはロボットシステム１００を有する例示的基板処理装置の平面概略図である。本発明は、図示の実施形態を参照に説明するが、本発明は多数の別実施形態で実現できることが理解されよう。さらに、任意の好適な寸法、形状、材料または要素の種類を採用できる。
【００３１】
典型的な構造的可撓性としては、張力により伸びてしまう傾向にある、ロボットの駆動部の可撓性を有するフレームや、（捻じれおよび曲げに対する）可撓性を有する駆動軸、可撓性を有するリンク、可撓性を有する関節、弾性ベルトおよびバンド等が該当する。ベルト駆動装置における位置決め誤差は、ベルトとプーリ歯との噛合誤差に起因するヒステリシスにより生じうる。これらは、ロボットの動作に応じた形状記憶のような現象があることが認められた。したがって、本明細書記載の特徴は、この現象を利用してもしなくてもよい。
【００３２】
ロボットの動作中、構造的可撓性、ベルト駆動装置における位置決め誤差、その他機械的欠陥により、実際のエンドエフェクタ位置と、剛体運動モデルにより取得されたロボット軸（モータ、関節）位置に基づき従来の計算方法で得られたエンドエフェクタ位置との間に齟齬が生じうる。このような齟齬により、各種センサ較正や偏心修正ルーチンへの入力値に誤差が生じ、ＡＰＳの性能に悪影響を及ぼす。
【００３３】
ロボットが反復動作を行う場合（すなわち、ロボットが同じ速度プロファイルで同じ動作軌跡をなぞる場合）、構造的可撓性やその他機械的欠陥の影響は些細なもので、限定的で、較正処理により低減されうる。較正処理の最大の目的は、センサ位置を求め、そのレイテンシやヒステリシス特性を推定することである。しかし、ロボットは反復動作を行わない場合もある（ロボットが略一定の動作軌跡を辿るが、例えば加速度や速度設定が異なるため、動作プロファイルが変動する場合も含む）。あるいは、構造的可撓性やその他機械的欠陥の影響が大きい場合もある（例えばロボットアームのサイズ増または基板のサイズおよび重量増による）。この場合、ＡＰＳの所望の精度を担保するため、構造的可撓性の影響を、適切に処理する必要がある。
【００３４】
本開示には以下の２つの主要特徴が記載される。（１）可撓性に基づくダイナミクス、ベルト駆動装置における位置決め誤差、ロボットのその他機械的欠陥を考慮し、その影響を低減する位置取得機構。（２）この位置取得機構を利用した適応型配置システム。本開示はさらに、ロボットの制御ソフトウェアが、ロボットが基板を配置するために伸張する際の熱変形量を推定できるように、ＡＰＳセンサと相互作用するように設計されたロボットエンドエフェクタの機械的修正についても述べる。
【００３５】
図１に、半導体加工システム用の二軸ロボットアーム１００の一例を簡略的に図示する。さらに、図１７に示すように、ロボット１００のアームが、コントローラ１０に接続されるか、コントローラ１０を構成要素として含む。本例では、コントローラ１０はプロセッサ１２およびメモリ１４を有する。メモリ１４は、以下に詳述するようにロボット１００を制御するように構成されたソフトウェア１６を有する。アーム１００は、第１のリンク１０２と、第２のリンク１０４と、第３のリンク１０６とから成る。電気モータにより第１のリンクを作動してもよい。別の電気モータにより、１：１ベルト駆動装置１０８を介して第２のリンクを作動してもよい。別のベルト構成１１０を利用して、２つの第１のリンク１０２、１０４の位置にかかわらず、第３のリンク１０６の径方向の向きを維持するようにしてもよい。これは、第１のリンクに内蔵されたプーリと、第３のリンクに接続されたプーリとを１：２の比率にすることにより実現されうる。第３のリンク１０６は、基板１１２を搬送するエンドエフェクタを形成してもよい。図１では、基板１１２がロボットエンドエフェクタの公称位置に正しく配置された状態を示している。ロボット駆動システムの一例が、２０１４年５月６日に発行された米国特許第８，７１６，９０９号（発明の名称「放熱固定子を有するロボット（Robot with Heat Dissipating Stator）」）に開示されており、同出願は、参照することによりその全体が本願に組み込まれる。ロボット駆動システムのさらに別の一例が、２０１５年１０月６日に発行された米国特許第９，１４９，９３６号（発明の名称「不等リンク長を有するアームを有するロボット（Robot with Unequal Link Length Arms）」）に開示されており、同出願は、参照することによりその全体が本願に組み込まれる。
【００３６】
図１に示す例示的アーム１００は、概して水平面上で動作するが、アーム全体を垂直方向に移動するよう、さらに別の電気機械構成を追加してもよい。
【００３７】
図１に示す例示的アームは、所与の水平面において、第１のリンクの角度θｌｎｋ１１１６と、第２のリンクの角度θｌｎｋ２１１８により定義される特定の配置をとっている。エンドエフェクタの中心位置（ロボットに搬送される基板の公称位置に対応するエンドエフェクタ基準点）１２０は、直交座標系におけるＸＹ座標または、極座標系における動径座標Ｒおよび角座標Ｔで表されてもよい。図１に示す例示的アームが、機械的欠陥を伴わないとすると、エンドエフェクタの中心位置Ｘ、Ｙと、ここではそれに対して独立的ではないエンドエフェクタの向きθ３１２２は、以下の式で計算されうる。
0006754771.tif 000002
【００３８】
式中、ｌ１は第１のリンクの関節間長さを示し、ｌ２は第２のリンクの関節間長さを示し、ｌ３はエンドエフェクタの回動点とエンドエフェクタの中心との距離を示す。
【００３９】
１つのモータ／エンコーダ構成（モータ１）が第１のリンクに直接接続され、別のモータ／エンコーダ構成（モータ２）がアームの第２のリンクを駆動するプーリに直接取り付けられ、さらにアームが機械的欠陥を伴わないとすると、測定された軸座標（モータ座標）とエンドエフェクタ座標との運動学的関係（順運動学）を表すように、以下のとおりに式（１）を書き換えることができる。
0006754771.tif 000003
【００４０】
式中、θｍｔｒ１はモータ１の角度位置を示し、θｍｔｒ２はモータ２の角度位置を示す。通常、位置θｍｔｒ１およびθｍｔｒ２はロボットアームの動作制御性を向上するよう、リアルタイムで測定される。
【００４１】
ＡＰＳ式半導体加工システムでロボットが動作する場合、基板の先端および基端側を検出できる１つ以上の外部センサを通じて、アームにより基板を動かしてもよい。同時に、制御システムは、センサが基板の端を検出する時にロボット軸（モータ）の位置を取得し、取得した位置を式（２）により、対応するエンドエフェクタの中心位置に変換してもよい。このようにして得られたデータと、基板の公称（想定）半径およびセンサの座標を利用して、（１）基板の偏心を求め、その情報を使用して、配置動作の仕上げに当該偏心を補正するか、（２）基板の初期位置ズレにかかわらず正確に基板を配置するように、ロボット動作の終点を直接調整してもよい。ロボット動作の終点調整は、ロボットの現在の軌跡を修正することによるオンザフライ式、または現在の軌跡が完了した後に追加で移動することにより行われてもよい。好適なＡＰＳシステムおよび装置が、２０１５年１１月２４日に発行された米国特許第９，１９６，５１８号（発明の名称「適応型配置システムおよび方法（Adaptive Placement System and Method）」）に開示されており、同出願は、参照することによりその全体が本願に組み込まれる。好適なＡＰＳシステムおよび装置の別の例が、２０１４年６月４日に出願された米国特許出願第１３／２９５，４１９号（発明の名称「ロボット、適応型配置システムおよび方法（Robot and Adaptive Placement System and Method）」）に開示されており、同出願は、参照することによりその全体が本願に組み込まれる。
【００４２】
上述の処理を、図２のブロック図１６０で示す。図中、
0006754771.tif 000004
は指令関節位置のベクトルを示し、
0006754771.tif 000005
はトルクベクトルを示し、
0006754771.tif 000006
は測定関節位置のベクトルを示し、Ｔｊはトリガイベントｊを示し、ｔｊはイベントＴｊの時刻を示し、
0006754771.tif 000007
は時刻ｔｊにおける測定関節位置のベクトルを示し、
0006754771.tif 000008
は
0006754771.tif 000009
に基づいて計算されたエンドエフェクタ座標のベクトルを示し、ＤｊはＡＰＳアルゴリズムが利用する定数データ（例えば基板の公称半径またはセンサの座標）を示し、
0006754771.tif 000010
はロボット動作の終点の調整後の座標のベクトルを示し、ｔは時間を示す。通常、ベクトル
0006754771.tif 000011
0006754771.tif 000012
0006754771.tif 000013
0006754771.tif 000014
0006754771.tif 000015
は、一般化された座標（距離および角度を含む）として扱われ、ベクトル
0006754771.tif 000016
は一般化された力（力およびトルク）のベクトルと解されるべきである。図２のシステムは、制御則１６２と、ロボット１６４と、取得機構１６６と、順運動学１６８と、ＡＰＳアルゴリズム１７０と、フィードバックループ１７２とを有する。
【００４３】
図１の例示的ロボットアーム１００では、上述の位置およびトルクベクトルは以下のとおりに定義される。
0006754771.tif 000017
0006754771.tif 000018
0006754771.tif 000019
または
0006754771.tif 000020
0006754771.tif 000021
。式中、θｃｍｄｉおよびτｉはそれぞれ、モータｉの指令位置およびモータｉのトルクを示し、ｉ＝１，２である。
【００４４】
図２における順運動学ブロック１６８は、取得された関節位置の対応するエンドエフェクタ座標への変換を表す。図１に示す例示的ロボットアームでは、式（２）がこれに該当する。ＡＰＳアルゴリズムブロック１７０は、ロボット動作終点の調整後の座標の計算を示す。
【００４５】
ロボットが構造的可撓性、ベルト駆動装置における位置決め誤差、またはその他機械的欠陥を伴う場合、ＡＰＳアルゴリズムで使用される計算されたエンドエフェクタ座標
0006754771.tif 000022
は、ロボットエンドエフェクタの実際の位置を正確に表していない場合があり、ＡＰＳの性能が低下してしまう。この場合、後段で詳述するように、可撓性の影響を考慮する必要がある。
【００４６】
図３は、長手方向弾性ベルト２０２、２０４を有する例示的二軸ロボットアーム２００を簡略的に示す図である。図では２組のベルトが示されているが、本開示はより多くのまたは少ないベルト、あるいはより多くのまたは少ない弾性部材を有する駆動構成に適用できる。図では２つのリンク（上腕２０６および前腕２０８）と、３つの回転関節２１２、２１４、２１６を有する１つのエンドエフェクタ２１０が示されているが、同様または異なるリンク長で、リンク、回転関節、またはエンドエフェクタはより多く設けられても少なく設けられてもよい。例えば、本開示は国際公開日が２０１４年７月２４日のＷＯ２０１４／１１３３６４Ａ１（発明の名称「不等リンク長を有するアームを有するロボット（Robot Having Arm With Unequal Link Lengths）」）に開示された駆動装置およびアームについて適用可能であり、同出願は、参照することによりその全体が本願に組み込まれる。別の態様では、任意の好適なアームおよび駆動装置が設けられてもよい。ベルト構成の各枝系におけるばね状記号で、ベルト２０２、２０４の長手方向可撓性を示す。図３では、２つのベルト構成のそれぞれの２つの枝系の力が均衡する均衡位置にアーム２００があり、基板２２０がロボットエンドエフェクタ２１０の公称位置に正しく配置されているように図示されている。
【００４７】
図３の例示的ロボットアームが動くと、ベルト構成を介して伝達した力により、図４に示すようにベルトが長手方向に延びてしまう場合がある。その結果、ロボットアームの第２および第３リンクの角度位置に誤差が生じてしまう。当該誤差により、順運動学式（２）は不正確になってしまい、以下のとおりに書き直す必要がありうる。
0006754771.tif 000023
【００４８】
式中、Δ２２２２は第２のリンクの角度位置の誤差を示し、Δ３２２４は第３のリンクの角度位置の誤差を示す。結果として生じるロボットエンドエフェクタ座標における誤差を、図４において
ΔＸ２２６とΔＹ２２８で示す。
【００４９】
図５Ａ、図５Ｂに示すように、上述の誤差は、ＡＰＳ性能に影響するものである。例として、単一のセンサ２４０によるＡＰＳの場合を考える。この場合、ロボット２００がセンサに基づいて基板を動かすと、センサ２４０は、図５Ａに示すように基板２２０の先端２４２を検出してしまい、図５Ｂに示すように基板２２０の後端２４４を検出してしまう場合がある。図５Ａ、５Ｂにおいて、実線は長手方向弾性ベルトを有する図３の例示的アーム２００を示し、点線は従来の順運動学式（２）で表されるアームの理想的な状態を示す。図５Ａおよび５Ｂに示す２つの検出イベントを利用して、基板２２０の外周上に存在すると考えられる、（通常、ロボットエンドエフェクタに関連付けられた座標系における）２つのそれぞれ異なる点を定義できる。基板２２０のサイズ（半径または直径）が分かれば、これら２点を利用して、図５Ｃに示すようにロボットエンドエフェクタ上の基板の位置を決定できる。
【００５０】
図５Ｃは、図５Ａおよび５Ｂに示す検出イベントに基づいて、ＡＰＳアルゴリズムが計算したロボットエンドエフェクタ上の基板２２０の位置を示す。実線円２５０は、ベルトの長手方向可撓性の影響を適切に推定した上で、ＡＰＳアルゴリズムが計算した基板の位置を示す。点１は、図５Ａに示す検出イベントによりセンサが検出した基板の外周上の点（先端）を示し、点２は、図５Ｂに示す検出イベントによりセンサが検出した基板の外周上の点（後端）を示す。同様に点線円は、ベルトの長手方向可撓性の影響を考慮せずに、従来の運動力学式（２）により表されたアームの理想的な状態によりＡＰＳアルゴリズムが計算した、ロボットエンドエフェクタ上の基板の位置を示す。点３は、図５Ａに示す検出イベントによりセンサが検出した基板の外周上の点（先端）を示し、点４は、図５Ｂに示す検出イベントによりセンサが検出した基板の外周上の点（後端）を示す。
【００５１】
図５Ｃのベクトル
0006754771.tif 000024
に示すように、長手方向弾性ベルトに起因する運動学誤差により、ロボットエンドエフェクタ上の基板の実際の位置（実線）と、従来の順運動学式に基づいて得られた位置（点線）との間に齟齬が生じることが認められた。これが直接的な原因となって、ロボットにより搬送された基板が不正確に配置される。
【００５２】
エンドエフェクタ位置予測によるＡＰＳ
【００５３】
上述の誤差の、ＡＰＳの精度に対する影響をなくするまたは低減するため、当該誤差を考慮するために推定アルゴリズムを利用して、図６のブロック図３００に示すように位置取得機構を変更してもよい。図６に示すように、推定アルゴリズム３０２がロボットエンドエフェクタの推定座標を定期的に計算し、取得機構がＡＰＳのセンサにより基板の端が検出された際にロボットエンドエフェクタの推定座標を取得してもよい。このようにして得られたデータと、基板の公称（想定）半径およびセンサの座標を利用して、（１）基板の偏心を求め、その情報を使用して、配置動作の仕上げに当該偏心を補正するか、（２）基板の初期位置ズレにかかわらず基板を正確に配置するように、ロボット動作の終点を直接調整するようにしてもよい。ロボット動作の終点調整は、ロボットの現在の軌跡を修正することで、ロボットが動作を終了する際に実行するか、または現在の軌跡が完了した後に追加で移動することにより行われてもよい。
【００５４】
図６のブロック図３００に示すように、推定アルゴリズム３０２は、（典型的には、例えば位置エンコーダを利用して、直接測定される）モータ位置３０４、（例えばタコメータを使用して、直接測定するか、モータ位置データから計算される）モータ速度３０４、（典型的には速度または位置データから計算される）モータ加速度３０４、およびモータによるトルク３０６（あるいはモータ電流、電圧、またはＰＷＭデューティーサイクル等のモータトルクに相当する値）を利用してもよい。推定アルゴリズムは上記入力値を利用して、ロボットエンドエフェクタの推定座標を略連続的または適切な頻度にて定期的に計算してもよい。当該頻度の例としては、モータ位置測定頻度、または制御則が実行される頻度が挙げられる。
【００５５】
図６のブロック図における推定アルゴリズム３０２は、ロボットのダイナミックモデルや、状態観測器、あるいはロボットで使用可能なセンサにより直接測定不能なロボットエンドエフェクタ位置の構造的可撓性の影響を推定できるその他任意の適切な技術を利用してもよい。推定アルゴリズムは、ベルト駆動モデルを利用してベルト位置決め誤差の影響を推定してもよく、さらにその他の適切な方法によりその他の各種機械的欠陥の影響を推定してもよい。以下にいくつかの非限定的な例を示す。
【００５６】
ダイナミックモデルを利用した可撓性の影響の推定
【００５７】
図４の例示的ロボットアームでは、前腕ベルト駆動装置の長手方向可撓性に起因する第２のリンク（前腕）の角度位置の誤差２２２は、ロボットアームのダイナミックモデルを直接利用して推定できる。
【００５８】
ベルト駆動装置プーリのような、モータ２の回転部材に強固に結合されたあらゆる回転部材を含むモータ２の回転部材の慣性モーメントが無視できれば、アームの第２リンクを作動させる、ベルト装置を介して送られる力は、モータ２によるトルクから直接決定できる。そのため、ベルトの長手方向可撓性の第２のリンクの角度位置に対する影響は、以下の式から決定できる。
0006754771.tif 000025
【００５９】
式中、τ２はモータ２が生成するトルクを示し、ｋ２は例示的ロボットアームの第２のリンクを作動させるベルト装置の長手方向の剛性を示し、ｒは例示的ロボットアームの第２のリンクを作動させるベルト装置のプーリ半径を示す。
【００６０】
モータ２の回転部材に強固に結合されたあらゆる回転部材を含むモータ２の回転部材の慣性モーメントが無視できない場合や、これら部材の回転が摩擦により妨げられる場合もある。このような現象が存在することも、τ２から直接その影響を減ずることで、考慮できる。
0006754771.tif 000026
と
0006754771.tif 000027
をそれぞれモータ２の角加速度と角速度であるとすると、Ｉ2はモータ２の回転部材の慣性モーメントを示し、ｂ2はモータ２アセンブリの摩擦係数を示し、動作中の力の均衡は以下のとおり表すことができる。
0006754771.tif 000028
ベルトの長手方向可撓性の、第２のリンクの角度位置に対する影響は、以下のとおりとなる。
0006754771.tif 000029
【００６１】
状態観測器による、可撓性の影響の推定
【００６２】
再び図３の例示的ロボットアームを参照して、ロボットの可撓性が、主に手首部ベルト駆動装置の長手方向可撓性による可撓性変形によるものであれば、当該可撓性による第３のリンク（エンドエフェクタ）の角度位置の誤差２２４は、低減次元状態観測器で推定できる。
【００６３】
ベルト位置決め誤差の影響の推定
【００６４】
モータ位置と、半導体加工システムのロボットのエンドエフェクタ座標との間の関係を歪める可能性のあるさらに別の現象として、ベルト駆動装置の位置決め誤差がある。図３に示す例示的ロボットアームを参照にすると、ベルト位置決め誤差は、第２のリンクの角度位置の誤差Δ２、第３のリンクの角度位置の誤差Δ３、ひいてはロボットエンドエフェクタ座標の誤差ΔＸおよびΔＹを生じるさらに別の要因となる。
【００６５】
同期（歯付き）ベルト駆動装置を例にすると、ベルトとプーリ歯との噛合における偏りが、当該ベルト駆動システムにおける位置決め誤差の最もつながりやすい主因となる。これは、ロボットの過去の動作に応じた形状記憶のような現象となる。噛合変位の主因としては、ベルトとプーリ歯との間の間隙や、ベルト−プーリ接触領域における摩擦である。間隙によりベルト歯のプーリ溝の壁間での移動が生じ、摩擦により残留接触圧や、歯の変形が生じる。このようにして生じるベルト位置決め誤差を推定できる。
【００６６】
なお、ベルト位置決め誤差は平ベルトや金属製バンドのような、半導体加工システムのロボットで一般的に使用されるその他の種類のベルト構成でも生じうる。上述の位置決め誤差の例示的推定方法は、これら歯のないベルト駆動装置にも適用可能である。例えば、歯のないベルト駆動システムにおけるベルト−プーリの相互作用の連続的性質を考慮するために、同期（歯付き）ベルト装置の限定的状況として扱うことができる。
【００６７】
補助センサを使用した可撓性の影響の直接的測定
【００６８】
ＡＰＳ測定を含むロボット動作中に構造における可撓性を直接測定するように設計された、追加のセンサを構造に追加することで、ロボットアームシステムをさらに補強してもよい。当該センサの例としては、歪みゲージや、加速度計が挙げられる。センサはロボットの任意の適切な位置に取り付けられてもよい。取り付け位置の例としては、任意のリンクの外側、内側、プーリ上、またはベルト上が挙げられる。
【００６９】
さらに、非接触技術により構造に取り付けられることなく測定を行う追加のセンサで、ロボットアームシステムを補強してもよい。非接触センサも、ＡＰＳ測定を含むロボット動作中に構造における可撓性を直接測定するように設計される。例えば当該センサは、レーザー干渉計、レーザー距離センサ、容量センサ、温度センサ、光学センサ、またはカメラ（例えば１次元または２次元ＣＣＤアレイ）であってもよい。非接触センサは、ロボットシステム（ワークスペース）内に設けられ、任意のリンクの頂部、底部、または側部や、任意の適切なその他の露出面のような、ロボットアームの任意の好適な点で測定するようにしてもよい。
【００７０】
本項に記載のセンサを、前述の１つ以上の推定アルゴリズムと協働で使用してもよい。推定アルゴリズムは、補助センサからのデータのみ、または補助センサからのデータを一般化位置や一般化力の測定値を含む、ロボット制御システムから取得可能なデータともに使用するように実施できる。
【００７１】
図６のブロック図に示される方法の別の例として、取得機構をモータ位置およびトルクに直接適用してもよく、取得されたこれらの値を、推定アルゴリズムへの入力値としてもよい。詳細は図７を参照のこと。
【００７２】
図６のブロック図に示される方法の別の例として、構造的可撓性、ベルト位置決め誤差、およびその他の欠陥を考慮しない従来の順運動学式を使用してエンドエフェクタ座標を計算して、その後当該座標をＡＰＳアルゴリズムでの使用前にこれらの現象の影響に対して修正してもよい。場合によっては、取得機構から取得された適切な変数の瞬時値に厳格に基づく計算により、修正が実行されてもよい。欠陥の影響が履歴データに依存するような場合は、正確な結果を得るためには定期的に様々な変数を処理する必要がありうる。これら別実施形態の詳細については、図７から１１を参照されたい。一例として、図７のブロック図３５０は、取得機構３５４の直後に、推定アルゴリズム３５２が設けられた例を示す。別の例として、図８のブロック図３６０は、推定アルゴリズム３６２が取得機構３６４の直前に設けられ、順運動学３６６が取得機構３６４の上流に設けられたさらに別の例を示す。同様に、図９、１０、１１はそれぞれ、代替的ブロック図３８０、３９０、４１０を示す。
【００７３】
図６のブロック図に示す別の方法では、取得機構をモータ位置
0006754771.tif 000030
およびトルク
0006754771.tif 000031
に直接適用され、その結果取得された値
0006754771.tif 000032
および
0006754771.tif 000033
を、図７に示すように推定アルゴリズムへの入力値としてもよい。
【００７４】
さらに別の例として、構造的可撓性、ベルト位置決め誤差、およびその他の欠陥を考慮しない従来の順運動学式を使用してエンドエフェクタ座標を計算して、その後当該座標をＡＰＳアルゴリズムでの使用前にこれらの現象の影響に対して修正してもよい。場合によっては、取得機構から取得された適切な変数の瞬時値に厳格に基づく計算により、修正が実行されてもよい。欠陥の影響が履歴データに依存するような場合は、正確な結果を得るためには定期的に様々な変数を処理する必要がありうる。
【００７５】
例えば、図８のシステム３６０に示すように、構造的可撓性、ベルト位置決め誤差、およびその他の欠陥を考慮しない従来の順運動学式３６６によりモータ位置
0006754771.tif 000034
を処理し、理想的なエンドエフェクタ座標
0006754771.tif 000035
を取得してもよい。この理想的なエンドエフェクタ座標
0006754771.tif 000036
とモータトルク
0006754771.tif 000037
とが推定アルゴリズム３６２への入力値となり、この推定アルゴリズム３６２が推定エンドエフェクタ座標
0006754771.tif 000038
を計算してもよい。取得機構３６４により求められた推定エンドエフェクタ座標
0006754771.tif 000039
の値
0006754771.tif 000040
を、ＡＰＳアルゴリズム３６８への入力値としてもよい。
【００７６】
図８に示す例の代替案として、図９のブロック図３８０に示すように、取得機構３８２を理想的なエンドエフェクタ座標
0006754771.tif 000041
とモータトルク
0006754771.tif 000042
とに適用してもよい。それにより得られた取得値
0006754771.tif 000043
および
0006754771.tif 000044
を推定アルゴリズム３８４により処理して、対応する推定エンドエフェクタ座標
0006754771.tif 000045
を求め、この座標をＡＰＳアルゴリズム３８６への入力値としてもよい。
【００７７】
図８の例のさらに別の代替案として、図１０のブロック図３９０に示すように、取得機構３９２をモータ位置
0006754771.tif 000046
およびモータトルク
0006754771.tif 000047
に直接適用してもよい。モータ位置
0006754771.tif 000048
の取得値
0006754771.tif 000049
を従来の順運動学式３９４により、対応する理想的なエンドエフェクタ座標
0006754771.tif 000050
に変換して、それと共にモータトルク
0006754771.tif 000051
の取得値
0006754771.tif 000052
を推定アルゴリズム３９６に入力し、これにより対応する推定エンドエフェクタ座標
0006754771.tif 000053
を生成してもよい。最後に、推定エンドエフェクタ座標
0006754771.tif 000054
を、ＡＰＳアルゴリズム３９８への入力値としてもよい。
【００７８】
さらに別の例として、図１１Ａのシステム４１０では、構造的可撓性、ベルト位置決め誤差、その他の欠陥を考慮しない従来の順運動学式４１２により、モータ位置
0006754771.tif 000055
を処理して、理想的なエンドエフェクタ座標
0006754771.tif 000056
を取得してもよい。さらに、推定アルゴリズム４１４でモータ位置
0006754771.tif 000057
およびモータトルク
0006754771.tif 000058
を使用して修正値
0006754771.tif 000059
を生成し、これを理想的なエンドエフェクタ座標
0006754771.tif 000060
に適用して、構造的可撓性、ベルト位置決め誤差、およびその他の欠陥に対する補正を行ってもよい。これを図１１の「運動学修正」ブロック４１６として示す。修正後のエンドエフェクタ座標
0006754771.tif 000061
は、取得機構４１８を介してＡＰＳアルゴリズム４２０に供給されてもよい。
【００７９】
図１１Ｂに示すシステム４３０は、図１１Ａの例の代替案を示す。ここで、位置取得機構４３２を理想的なエンドエフェクタ座標
0006754771.tif 000062
と修正値
0006754771.tif 000063
に適用して、得られた値
0006754771.tif 000064
および
0006754771.tif 000065
を使用して対応するエンドエフェクタ座標修正値
0006754771.tif 000066
を計算して、これをＡＰＳアルゴリズム４３４に供給してもよい。
【００８０】
図１１Ａに示す例のさらに別の代替案として、図１１Ｃのブロック図４４０に示すように、取得機構４４２を直接モータ位置
0006754771.tif 000067
およびモータトルク
0006754771.tif 000068
に適用してもよい。こうして得られたモータ位置
0006754771.tif 000069
の値
0006754771.tif 000070
を、従来の順運動学式４４４により対応する理想的なエンドエフェクタ座標
0006754771.tif 000071
に変換してもよい。さらに、取得値
0006754771.tif 000072
および
0006754771.tif 000073
を使用し、対応する修正値
0006754771.tif 000074
を計算して、これを対応する理想的なエンドエフェクタ座標
0006754771.tif 000075
に適用して、対応する推定エンドエフェクタ座標
0006754771.tif 000076
を計算してもよい。最後に、この値
0006754771.tif 000077
をＡＰＳアルゴリズム４４６供給してもよい。
【００８１】
例えば、再び図３の例示的ロボットアームを参照すると、前腕ベルト駆動装置の長手方向可撓性に対応する可撓性ダイナミクスが、ロボットにおける主要な可撓性である場合、エンドエフェクタの実際の座標を以下の式から推定できる。
0006754771.tif 000078
0006754771.tif 000079
0006754771.tif 000080
ここで、以下の式が成り立つ。
0006754771.tif 000081
【００８２】
式中、Δ２（ｔｊ）は第２のリンクの角度位置の誤差を示し、τ２（ｔｊ）はモータ２が生成したトルクを示し、これらは取得イベントｊの時刻ｔｊにおけるものである。ｋ２は例示的ロボットアームの第２のリンクを作動させるベルト装置の長手方向の剛性を示し、ｒは例示的ロボットアームの第２のリンクを作動させるベルト装置のプーリ半径を示す。Ｔｃｏｒｒｅｃｔｅｄ（ｔｊ）はロボットエンドエフェクタの修正後角座標を示し、Ｔ（ｔｊ）は従来の順運動学式で計算されたエンドエフェクタの角座標を示し、Ｒｃｏｒｒｅｃｔｅｄ（ｔｊ）はロボットエンドエフェクタの修正後動径座標を示し、Ｒ（ｔｊ）は従来の順運動学式で計算されたエンドエフェクタの動径座標を示し、これらはすべて取得イベントｊの時刻ｔｊにおけるものである。さらに、ｌはロボットアームの第１および第２のリンクの関節間長さ（この特定の例では、これら２つのリンクは同じ長さとする）を示し、ｌ３はエンドエフェクタの回動支点と、エンドエフェクタの中心との距離を示す。
【００８３】
図６のブロック図の推定アルゴリズム（さらに、前述したその関連例）は、図３の例示的アームに限定されるものではなく、ロボットの軸数や、ロボットアームの機構の種類に関係なく、ロボットエンドエフェクタの座標を推定するように設計されてもよい。さらに本技術を複数のエンドエフェクタを備えるロボットに適用されるよう拡張されてもよい。
【００８４】
推定アルゴリズムにより、測定されたロボット軸位置と、ロボットエンドエフェクタの座標との間の関係を歪めうる、特に直接測定できないような、その他様々な機械的欠陥や物理現象の影響を推定してもよい。この例として、ギアボックスの可撓性や、ギアボックス内の噛合誤差や、ロボット関節の可撓性や、ロボット関節の間隙や、摩擦、温度（温度差、温度変化による部材の拡縮）の影響が挙げられるが、これらに限定されるものではない。
【００８５】
推定アルゴリズムはさらに、ロボットエンドエフェクタの速度（エンドエフェクタ速度の並進成分や角度成分の大きさや方向を含む）の推定にも使用できる。この情報は、ＡＰＳの一部としての各種較正および補正アルゴリズムに使用されてもよい。
【００８６】
図６のブロック図のＡＰＳアルゴリズムの例として、センサレイテンシ補正、センサヒステリシス補正、基板破損検出、基板によってはその周囲に存在しうる位置合わせ基準の検出等の各種較正および補正アルゴリズムが挙げられるが、これらに限定されるものではない。
【００８７】
図１２は、ロボット４５０（本例ではスカラ型）を示す。ロボット４５０がエンドエフェクタ４５４上の基板４５２を担持する台まで伸張する際、ＡＰＳセンサ４５６、４５８はウェハの端部に接触し、その時にロボット位置を取得することで、ＡＰＳによる台配置修正計算が可能となる。図１２では、さらに三角形フラグ４６０、４６２がエンドエフェクタに取り付けられている。これらは、基板に近ければ近い方がよいが、それ以外の配置も可能である。フラグ４６０、４６２は、台までの伸張中にＡＰＳセンサの遷移をさらに生じさせるように配置される。当該さらなるＡＰＳセンサ遷移により取得されたロボット位置は、その時点の熱変形量の推定に使用されてもよい。公称幾何学的配置が正確に分かっている、既知の温度状態において、システムがＡＰＳの較正を行うものとする。フラグ４６０、４６２は三角形状として図示されているが、エンドエフェクタ中心またはエンドエフェクタ、アーム、その他の任意の好適な基準位置に対して、エンドエフェクタの実際の位置を、既知または較正されたセンサ位置および既知または較正されたフラグ位置と合わせて、センサと協働で求めるように、好適な形状を有してもよい。フラグ４６０、４６２は熱変形の検出、修正のために使用されるように記載したが、別の態様では、別の目的のため、センサをフラグ４６０、４６２協働させ、フラグ／センサ切替えによる、エンコーダ取得位置を使用してもよい。例えば、上述の推定アルゴリズムの作用に代えてまたは加えて、エンドエフェクタの実際の位置を検出や、その他の適切な用途に利用してもよい。
【００８８】
熱変形の一形態として、エンドエフェクタの温度上昇により、ロボットの径方向位置が伸張してしまう場合がある。この場合、図１３に示すように、ＡＰＳ切替えは、非変形状態４８２に対する変形状態４８０により、伸張動作において若干早く生じる。エンドエフェクタ上のフラグに対応したセンサ切替えを利用して、径方向の熱変形量を推定できる。これは、公称温度で実行された較正処理中に取得された径方向位置を、基板を配置するための現在の伸張動作中に取得された径方向位置に対して直接比較することで実現される。温度上昇に伴いエンドエフェクタが径方向に広がる場合、フラグの先端での切替え中に取得された径方向位置は、通常よりも早くセンサが接触することにより、値が小さくなる。
【００８９】
熱変形の別形態として、図１４に示す非変形状態５１２に対する変形状態５１０のように、ロボットの接線位置が前腕リンクの温度上昇によりずれてしまう場合がある。この場合、フラグの先端切替えは変わらないが、後端切替えは、一方で早くなり、他方で遅くなる。通常のＡＰＳセンサ位置取得機構によってロボットが動作中に実行されるこれら測定により、熱変形による接線誤差量の計算や、ロボットの実際のリンク長の推定が可能である。
【００９０】
先端および後端からのそれぞれのエンドエフェクタフラグＡＰＳセンサ切替えデータを組み合わせることで、径方向、接線方向変形の組合せを推定できる。非変形状態５３２に対して変形状態５３０を示す図１５にこの例を示す。
【００９１】
エンドエフェクタの向きを変化させうる熱変形もこの方法で検出できる。非変形状態５５２に対する変形状態５５０を示す図１６を参照されたい。この場合、先端切替えが反対方向に経時的に移ることで、フラグによるすべてのＡＰＳセンサ切替えが変化する。
【００９２】
概して、径方向、接線方向、および回転軸における熱変形は、同時に生じたとしてもそれぞれの大きさは区別可能である。したがって、ロボットの幾何学的形状（例えばリンク長）の歪みは、使用されるロボットの種類毎に特有の数式で計算または推定できる。更新された幾何学的形状を運動学計算に使用でき、基板配置の精度を向上できる。
【００９３】
開示されている一態様によると、ロボットの少なくとも１つのモータへのコマンド送信に少なくとも部分的に基づいて、前記ロボットの動作中に当該ロボットの少なくとも１つの部材についての変位を推定することと、前記推定された変位に少なくとも部分的に基づいて、前記ロボットのエンドエフェクタの計算されたエンドエフェクタ座標を求めることと、前記計算されたエンドエフェクタ座標に少なくとも部分的に基づいて、前記ロボット上の基板を所望の位置に配置するために前記ロボットの動作を調整することと、を含む方法が提供される。
【００９４】
開示されている別の態様によると、前記コマンド送信は、所定のトルクベクトルを生成するための、前記少なくとも１つのモータへのコマンドトルク送信を含む、方法が提供される。
【００９５】
開示されている別の態様によると、前記ロボットの前記少なくとも１つの部材についての前記推定された変位は、前記ロボットの駆動部の可撓性フレーム部材と、前記少なくとも１つのモータの可撓性駆動軸と、前記ロボットのアームの可撓性リンクと、前記ロボットの前記アームのリンク間の可撓性関節と、前記ロボットの前記アームの弾性ベルトまたはバンドと、の内の少なくとも１つを含む、方法が提供される。
【００９６】
開示されている別の態様によると、前記推定することは、ダイナミックモデリングによる可撓性の影響の推定と、状態観測器による可撓性の影響の推定と、ベルト位置決め誤差の影響の推定と、少なくとも１つの補助センサを使用した、可撓性の影響の直接的な測定と、の内の少なくとも１つを含む、方法が提供される。
【００９７】
開示されている別の態様によると、前記変位を推定することは、前記ロボットの部位と、前記ロボットにより搬送される基板と、の内の少なくとも一方に対する、少なくとも１つのセンサからの位置情報に少なくとも部分的に基づく、方法が提供される。
【００９８】
開示されている別の態様によると、前記ロボットの動作を調整することは、前記計算されたエンドエフェクタ座標と、前記少なくとも１つのセンサからの前記位置情報との組合せに基づく、方法が提供される。
【００９９】
開示されている別の態様によると、前記ロボットの動作を調整することは、前記エンドエフェクタの順運動学判定にさらに基づき、これにより前記ロボットの前記少なくとも１つのモータを駆動するために使用される調整されたエンドエフェクタ座標を求めるために、適応型配置システム（ＡＰＳ）に修正推定エンドエフェクタ座標を提供する、方法が提供される。
【０１００】
開示されている別の態様によると、前記ロボットの動作を調整することは、前記ロボットの前記少なくとも１つのモータを駆動するために使用される調整されたエンドエフェクタ座標を求めるために、適応型配置システム（ＡＰＳ）に前記計算されたエンドエフェクタ座標を提供することを含む、方法が提供される。
【０１０１】
開示されている別の態様によると、前記計算されたエンドエフェクタ座標は、ロボット位置検知システムおよび／または基板位置検知システムに提供され、これにより前記ロボットの前記少なくとも１つのモータを駆動するために使用される調整されたエンドエフェクタ座標を求めるために、適応型配置システム（ＡＰＳ）に修正推定エンドエフェクタ座標を提供する、方法が提供される。
【０１０２】
開示されている別の態様によると、少なくとも１つのプロセッサと、コンピュータプログラムコードを含む少なくとも１つの非一時的メモリと、を備える装置であって、前記少なくとも１つのメモリおよび前記コンピュータプログラムコードは、前記少なくとも１つのプロセッサと共に、ロボットの少なくとも１つのモータへのコマンド送信に少なくとも部分的に基づいて、前記ロボットの動作中に当該ロボットの少なくとも１つの部材についての変位を推定することと、前記推定された変位に少なくとも部分的に基づいて、前記ロボットのエンドエフェクタの計算されたエンドエフェクタ座標を求めることと、前記計算されたエンドエフェクタ座標に少なくとも部分的に基づいて、前記ロボット上の基板を所望の位置に配置するために前記ロボットの動作を調整することと、を前記装置に実行させるように構成される装置が提供される。
【０１０３】
開示されている別の態様によると、前記コマンド送信は、所定のトルクベクトルを生成するための、前記少なくとも１つのモータへのコマンドトルク送信を含む、装置が提供される。
【０１０４】
開示されている別の態様によると、前記ロボットの前記少なくとも１つの部材についての前記推定された変位は、前記ロボットの駆動部の可撓性フレーム部材と、前記少なくとも１つのモータの可撓性駆動軸と、前記ロボットのアームの可撓性リンクと、前記ロボットの前記アームのリンク間の可撓性関節と、前記ロボットの前記アームの弾性ベルトまたはバンドと、の内の少なくとも１つを含む、装置が提供される。
【０１０５】
開示されている別の態様によると、前記推定することは、ダイナミックモデリングによる可撓性の影響の推定と、状態観測器による可撓性の影響の推定と、ベルト位置決め誤差の影響の推定と、少なくとも１つの補助センサを使用した、可撓性の影響の直接的な測定と、の内の少なくとも１つを含む、装置が提供される。
【０１０６】
開示されている別の態様によると、前記変位を推定することは、前記ロボットの部位と、前記ロボットにより搬送される基板と、の内の少なくとも一方に対する、少なくとも１つのセンサからの位置情報に少なくとも部分的に基づく、装置が提供される。
【０１０７】
開示されている別の態様によると、前記ロボットの動作を調整することは、前記計算されたエンドエフェクタ座標と、前記少なくとも１つのセンサからの前記位置情報との組合せに基づく、装置が提供される。
【０１０８】
開示されている別の態様によると、前記ロボットの動作を調整することは、前記エンドエフェクタの順運動学判定にさらに基づき、これにより前記ロボットの前記少なくとも１つのモータを駆動するために使用される調整されたエンドエフェクタ座標を求めるために、適応型配置システム（ＡＰＳ）に修正推定エンドエフェクタ座標を提供する、装置が提供される。
【０１０９】
開示されている別の態様によると、前記ロボットの動作を調整することは、前記ロボットの前記少なくとも１つのモータを駆動するために使用される調整されたエンドエフェクタ座標を求めるために、適応型配置システム（ＡＰＳ）に前記計算されたエンドエフェクタ座標を提供することを含む、装置が提供される。
【０１１０】
開示されている別の態様によると、前記計算されたエンドエフェクタ座標は、ロボット位置検知システムおよび／または基板位置検知システムに提供され、これにより前記ロボットの前記少なくとも１つのモータを駆動するために使用される調整されたエンドエフェクタ座標を求めるために、適応型配置システム（ＡＰＳ）に修正推定エンドエフェクタ座標を提供する、装置が提供される。
【０１１１】
開示されている別の態様によると、操作を実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具現化する、前記機械によって可読の非一時的プログラム記憶装置であって、前記操作は、ロボットの少なくとも１つのモータへのコマンド送信に少なくとも部分的に基づいて、前記ロボットの動作中に当該ロボットの少なくとも１つの部材についての変位を推定することと、前記推定された変位に少なくとも部分的に基づいて、前記ロボットのエンドエフェクタの計算されたエンドエフェクタ座標を求めることと、前記計算されたエンドエフェクタ座標に少なくとも部分的に基づいて、前記ロボット上の基板を所望の位置に配置するために前記ロボットの動作を調整することと、を含むプログラム記憶装置が提供される。
【０１１２】
別の例示的実施形態によると、ロボットの少なくとも１つのモータへのコマンド送信に少なくとも部分的に基づいて、前記ロボットの動作中に当該ロボットの少なくとも１つの部材についての変位を推定する手段と、前記推定された変位に少なくとも部分的に基づいて、前記ロボットのエンドエフェクタの計算されたエンドエフェクタ座標を求める手段と、前記計算されたエンドエフェクタ座標に少なくとも部分的に基づいて、前記ロボット上の基板を所望の位置に配置するために前記ロボットの動作を調整する手段と、を備える装置が提供されてもよい。
【０１１３】
１つ以上のコンピュータ可読媒体の任意の組合せがメモリとして利用されてもよい。このコンピュータ可読媒体は、コンピュータ可読信号媒体または非一時的コンピュータ可読記憶媒体であってもよい。非一時的コンピュータ可読記憶媒体には伝搬信号は含まれず、例えば、電子的、磁気的、光学的、電磁的、赤外線、または半導体システム、装置、またはデバイス、あるいはこれらの任意の好適な組合せであってもよいが、これらに限定されるものではない。コンピュータ可読記憶媒体のより特定的な例としては、以下に網羅されるものではないが、１つ以上のワイヤを有する電気的接続、携帯用コンピュータディスケット、ハードディスク、ＲＡＭ、ＲＯＭ、ＥＰＲＯＭ（Erasable Programmable Read-Only Memory、またはフラッシュメモリ）、光ファイバ、携帯用ＣＤ−ＲＯＭ、光学的記憶装置、磁気的記憶装置、あるいはこれらの任意の適当な組合せが挙げられる。
【０１１４】
なお、前述した説明は単なる例に過ぎないことが理解されよう。種々の変更および修正を当業者が考えることができる。例えば、種々の従属請求項に記載の特徴は、任意の適当な組合せで互いに組み合わせることができる。加えて、前述した様々な実施形態の特徴を選択的に組み合わせて新たな実施形態とすることも可能である。したがって、上述の説明は、添付の特許請求の範囲に該当するこれらすべての変更、修正、変形を包含するものとされる。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５Ａ】
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【図５Ｂ】
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【図５Ｃ】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１Ａ】
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【図１１Ｂ】
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【図１１Ｃ】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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