專利名稱：搬運(yùn)用機(jī)器人系統(tǒng)和搬運(yùn)用機(jī)器人的控制方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種將放置在規(guī)定的放置位置上的呈薄型形狀的晶片等搬出、或?qū)⒁?guī)定的位置上的呈薄型形狀的晶片等搬入的搬運(yùn)用機(jī)器人，特別涉及搬運(yùn)用機(jī)器人系統(tǒng)和搬運(yùn)用機(jī)器人的控制方法。
背景技術(shù)：
在晶片搬運(yùn)裝置中，為了防止出現(xiàn)晶片的下落、處理不能正確進(jìn)行等的問題，機(jī)器人必須正確地將晶片搬到處理單元內(nèi)的規(guī)定的位置。但是，由于構(gòu)成裝置的零件的尺寸誤差、裝置的組裝誤差等各種各樣的原因，實(shí)際上即使讓搬運(yùn)用機(jī)器人移動到設(shè)計(jì)值的位置，也不能正確地將晶片搬運(yùn)到規(guī)定的位置。因此，在搬運(yùn)裝置工作之前，必須先進(jìn)行搬運(yùn)用機(jī)器人的示教作業(yè)。
在以往的搬運(yùn)用機(jī)器人的示教方法中，不需要操作者的高度熟練，在特開平9-102527公報中公開了以始終以固定精度迅速地進(jìn)行示教作業(yè)為目的的半導(dǎo)體制造裝置的移載機(jī)的示教方法。下面，利用附圖簡單地進(jìn)行說明。
在圖8中，14是由與晶片相同形狀、大小的圓板和在圓板的中心位置上豎立設(shè)置的圓柱狀的銷構(gòu)成的卡具。在圖9中，檢測單元16被設(shè)計(jì)在搬運(yùn)晶片的移載機(jī)15的前面部、是光學(xué)地檢測卡具14的位置的檢測單元。在以上的結(jié)構(gòu)中，在將移載機(jī)15設(shè)置在原位置(home position)的狀態(tài)下，操作者通過檢測單元16檢測出插填入船形器皿(boat)17中的卡具14的圓板部分、銷，獲得以移載機(jī)15為基準(zhǔn)的卡具14的X軸方向、Y軸方向和Z軸方向的位置。
在像上述那樣的半導(dǎo)體制造裝置的移載機(jī)的示教方法中，可以得到用于將晶片插填到船形器皿17中的移載機(jī)15的位置數(shù)據(jù)。
但是，在最近的半導(dǎo)體制造裝置中，高密度化正在發(fā)展，移載機(jī)的動作空間變小，進(jìn)行移載機(jī)的正確示教變得困難起來，出現(xiàn)了在示教時連示教用的卡具都不能利用的情況。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明的目的在于，提供一種搬運(yùn)用機(jī)器人系統(tǒng)和搬運(yùn)用機(jī)器人的控制方法，即使在操作者不能靠近晶片搬運(yùn)的示教位置的情況下也可以進(jìn)行示教。
為了解決以上的課題，發(fā)明1的搬運(yùn)用機(jī)器人系統(tǒng)，具備具有放置呈薄型形狀的物體的放置部并搬運(yùn)所述物體的機(jī)器人；和控制所述機(jī)器人的機(jī)器人控制器，其特征在于，具備卡具，其裝配在所述機(jī)器人的放置部上并具有攝像單元；圖像處理部，其處理通過所述攝像單元拍攝的圖像；上位控制部，其從上位控制所述機(jī)器人控制器和所述圖像處理部。
根據(jù)發(fā)明1所述的搬運(yùn)用機(jī)器人系統(tǒng)，即使在操作者不能靠近晶片等的搬運(yùn)的示教位置的情況下，也能夠進(jìn)行示教。
發(fā)明2的搬運(yùn)用機(jī)器人的控制方法，是搬運(yùn)放置在規(guī)定的放置位置上的呈薄型形狀的物體的搬運(yùn)用機(jī)器人的控制方法，其特征在于，預(yù)先將具有攝像單元的卡具放置在所述機(jī)器人的手臂前端的放置部，將所述機(jī)器人移動到所述攝像單元能夠檢測到存在于所述規(guī)定的放置位置附近的特征性部位的位置，通過所述攝像單元拍攝包含所述特征性部位的圖像，根據(jù)所述拍攝的圖像求出在所述攝像單元的坐標(biāo)系中的所述特征性部位的位置，將在所述攝像單元的坐標(biāo)系中的位置轉(zhuǎn)換為在所述機(jī)器人的坐標(biāo)系中的位置，求出所述放置位置。
根據(jù)發(fā)明2所述的搬運(yùn)用機(jī)器人的控制方法，即使在操作者不能靠近晶片等的搬運(yùn)的示教位置的情況下也能夠進(jìn)行示教，能實(shí)現(xiàn)示教作業(yè)的大幅度的時間縮短和省力化。
發(fā)明3的搬運(yùn)用機(jī)器人的控制方法，其特征在于，預(yù)先求出通過平移和旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)換所述攝像單元的坐標(biāo)系和所述機(jī)器人的坐標(biāo)系的關(guān)系的轉(zhuǎn)換矩陣，根據(jù)所述轉(zhuǎn)換矩陣，將在所述攝像單元的坐標(biāo)系中的所述特征性部位的位置轉(zhuǎn)換為在所述機(jī)器人的坐標(biāo)系中的位置。
根據(jù)發(fā)明3所述的搬運(yùn)用機(jī)器人的控制方法，通過所述攝像單元檢測出所述特征性部位的位置，得到搬運(yùn)用機(jī)器人的示教位置。
發(fā)明4的搬運(yùn)用機(jī)器人的控制方法，其特征在于，在搬運(yùn)所述呈薄型形狀的物體時，所述卡具可以從放置部卸下。
根據(jù)發(fā)明4所述的搬運(yùn)用機(jī)器人的控制方法，多個搬運(yùn)用機(jī)器人可以共用卡具，能夠降低維修費(fèi)用。
發(fā)明5的搬運(yùn)用機(jī)器人的控制方法，其特征在于，在所述放置位置附近具有孔、銷、標(biāo)記和字符圖案等的特征性部位。
根據(jù)發(fā)明5的搬運(yùn)用機(jī)器人的控制方法，可以將放置位置附近的各種各樣的對象作為特征性部位加以利用。


圖1是表示本發(fā)明的實(shí)施例的晶片搬運(yùn)裝置的立體圖。
圖2是表示本發(fā)明的實(shí)施例的手部和處理單元內(nèi)部的立體圖。
圖3是表示本發(fā)明的實(shí)施例的整體結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)圖。
圖4是表示本發(fā)明的實(shí)施例的整體結(jié)構(gòu)的框圖。
圖5是表示本發(fā)明的實(shí)施例的處理順序的流程圖。
圖6是表示從照相機(jī)看到的定位標(biāo)記的影像的圖。
圖7是表示從照相機(jī)看到的定位標(biāo)記的影像的圖。
圖8是表示有關(guān)以往例子的卡具的立體圖。
圖9是表示有關(guān)以往半導(dǎo)體制造裝置的結(jié)構(gòu)圖。
圖10是本發(fā)明的第2實(shí)施方式的坐標(biāo)系概要圖。
具體實(shí)施例方式
以下，根據(jù)附圖，對本發(fā)明的第1實(shí)施方式的搬運(yùn)用機(jī)器人的控制方法進(jìn)行說明。
下面以利用以往實(shí)施的、設(shè)在未圖示的手的前端的非接觸傳感器檢測出放置晶片等呈薄型形狀的物體的高度，并且高度方向的示教位置已確定的情況為例，對與晶片等的放置位置檢測有關(guān)的處理進(jìn)行說明。
圖1是表示本發(fā)明的實(shí)施例的晶片搬運(yùn)裝置的圖。在圖1中，1是晶片搬運(yùn)用機(jī)器人，在其前端安裝有放置晶片的手2。晶片搬運(yùn)用機(jī)器人1具有使手2繞豎直軸轉(zhuǎn)動的軸、沿前后方向進(jìn)退的軸、和沿上下方向升降的軸共三個自由度的手臂，通常，將手2插入成為晶片搬出/搬入的對象的處理單元5內(nèi)，進(jìn)行晶片搬出/搬入動作。3是取代晶片放置在手2上的示教用卡具。示教用卡具3只在示教時放置在手2上，通常在搬運(yùn)晶片時從手2上卸下。另外，示教用卡具3在被放置在手2上時，與晶片同樣配置地具有和晶片相同直徑的圓弧。并且，雖然未圖示，但是示教用卡具3在被放置在手2上時，具有總是使其朝向固定方向的定位機(jī)構(gòu)，即使在再次被放置在手2上的情況下，其位置也在一定的公差范圍內(nèi)。4是作為攝像單元設(shè)置的照相機(jī)，用于拍攝示教用卡具3的下側(cè)。照相機(jī)4最好盡可能地小型、輕量。照相機(jī)4被設(shè)置在示教用卡具3的中心。
圖2是被插入處理單元5內(nèi)的手2的圖。處理單元內(nèi)的晶片放置部位雖有各種各樣的形狀，但作為例子之一，以在放置晶片的地方有孔和3個銷為例進(jìn)行說明。
3個銷6上下活動，在放置晶片時銷變成上升狀態(tài)，而在示教作業(yè)時變成下降狀態(tài)。7是孔，是示教作業(yè)時成為特征性部位的定位標(biāo)記。
雖然在本次的實(shí)施例中，該定位標(biāo)記7是存在于分別和3個銷6等距離的位置上的孔，但是如果存在十字形標(biāo)記、圓形標(biāo)記、字符圖案等能夠和周圍部分明顯區(qū)別的幾何形狀或圖樣，本發(fā)明就能夠?qū)嵤?br> 根據(jù)決定示教用卡具3相對于手2的位置的機(jī)構(gòu)、和將照相機(jī)4作為示教用卡具3的中心的配置，可以使照相機(jī)4的坐標(biāo)系和手2的中心的用戶坐標(biāo)系的原點(diǎn)和方向一致。
其中，用戶坐標(biāo)系表示根據(jù)機(jī)器人坐標(biāo)上的任意的至少三點(diǎn)(原點(diǎn)O、X方向定義點(diǎn)XX、Y方向定義點(diǎn)XY)為基礎(chǔ)定義的坐標(biāo)。
因此，在將放置示教用卡具3的手2正確地定位在規(guī)定的放置位置情況下，定位標(biāo)記7映在照相機(jī)4的視野中央。
這樣，因?yàn)檎障鄼C(jī)的坐標(biāo)系和搬運(yùn)用機(jī)器人的坐標(biāo)系的關(guān)系是已知的，根據(jù)從照相機(jī)4看到的特征性部位的位置，可以知道目標(biāo)位置和搬運(yùn)用機(jī)器人的當(dāng)前位置的關(guān)系。
圖3是表示本發(fā)明的實(shí)施例的整體結(jié)構(gòu)的示意圖，圖4是表示整體結(jié)構(gòu)的框圖。在圖3和圖4中，8是處理來自照相機(jī)4的圖像的圖像處理部，9是使晶片搬運(yùn)用機(jī)器人1動作的機(jī)器人控制器，10是向圖像處理部8和機(jī)器人控制器9輸出指令的示教用控制部，11是監(jiān)視器。除此之外，還包括已述的晶片搬運(yùn)用機(jī)器人1、手2、示教用卡具3、設(shè)置在示教用卡具3的中心的照相機(jī)4。
照相機(jī)4與圖像處理部8相連接。圖像處理部8在接收到來自于示教用控制部10的指令時，根據(jù)預(yù)先存儲在其內(nèi)部的程序，能夠從照相機(jī)4的影像中提取出處理單元5內(nèi)的定位標(biāo)記7，該照相機(jī)4裝配在被定位在手2上的示教用卡具3上，照相機(jī)4計(jì)算出從當(dāng)前位置到達(dá)定位標(biāo)記7的正上方所需的移動量，并向示教用控制部10輸出該信息。
示教用控制部10根據(jù)該信息，計(jì)算晶片搬運(yùn)用機(jī)器人1的各個軸的位置數(shù)據(jù)，并向機(jī)器人控制器9輸出指令，使晶片搬運(yùn)用機(jī)器人動作。雖然這里的示教用控制部10和機(jī)器人控制器9是分開的個體，但也可以將示教用控制部10置于機(jī)器人控制器9的裝置內(nèi)部。
在本實(shí)施例中，因?yàn)楦叨确较虻氖窘桃呀?jīng)完成，所以照相機(jī)和定位標(biāo)記之間的高度方向的距離是已知的。因此，可以預(yù)先知道照相機(jī)圖像的1個像素在定位標(biāo)記所在的面上對應(yīng)于多大長度的比。另外，雖然通過檢測定位標(biāo)記7的位置可以直接求出搬運(yùn)用機(jī)器人1的位置，但是在此，對根據(jù)最初所示教的位置計(jì)算修正量并向機(jī)器人控制器9輸出指令的例子，按照圖5所示流程圖進(jìn)行說明。
圖5中，用虛線包圍的部分是與本實(shí)施例在前面完成的高度方向上的示教相關(guān)的部分。
如圖2所示，將手2插入處理單元5內(nèi)時，如圖6所示，從照相機(jī)4來看定位標(biāo)記7映在畫面的左下方，在該情況下，圖像處理部8根據(jù)來自示教用控制部10的指令進(jìn)行圖像處理，首先，檢測出定位標(biāo)記7的中心與畫面中心的橫向方向的偏差dx(圖6的12)和縱向方向的偏差dy(圖6的13)的像素數(shù)。
在此，如上所述，搬運(yùn)用機(jī)器人1的坐標(biāo)系和照相機(jī)4的坐標(biāo)系的原點(diǎn)和方向一致，并且因?yàn)橹勒障鄼C(jī)圖像的1個像素在定位標(biāo)記所在的面上對應(yīng)于多大長度的比，所以在這兩個坐標(biāo)系被校準(zhǔn)的狀態(tài)下，將dx、dy乘以像素數(shù)與長度的比，可以分別求出橫向方向和縱向方向的移動量。
即設(shè)橫向方向的比為a，縱向方向的比為b，各自的移動量X、Y可以如下求出。
X＝a×dxY＝b×dy另外，a和b被預(yù)先保持在圖像處理部8內(nèi)部。圖像處理部8將這些X、Y的值回復(fù)給示教用控制部10。
示教用控制部10根據(jù)該值將其轉(zhuǎn)換成晶片搬運(yùn)用機(jī)器人1的各個軸的動作，對機(jī)器人控制器9輸出縮短伸縮軸并使轉(zhuǎn)動軸按照逆時針方向轉(zhuǎn)動的指令，如圖7所示，使定位標(biāo)記7映在畫面的中央。
另外，在本實(shí)施例中，將照相機(jī)4拍攝的影像輸出到監(jiān)視器11中，操作員可以通過監(jiān)視器11對一連串的示教作業(yè)過程進(jìn)行確認(rèn)。
根據(jù)圖10，對本發(fā)明的第2實(shí)施方式進(jìn)行說明。
關(guān)于校準(zhǔn)，雖然搬運(yùn)用機(jī)器人1的用戶坐標(biāo)系32和照相機(jī)4的坐標(biāo)系原點(diǎn)和方向一致，但也有不是這樣的位置關(guān)系的情況。照相機(jī)4的坐標(biāo)系31是照相機(jī)本身固有的坐標(biāo)系。定義和照相機(jī)4的坐標(biāo)系31有相同原點(diǎn)、相同坐標(biāo)軸方向的用戶坐標(biāo)系32。坐標(biāo)系31是以像素為單位，而坐標(biāo)系32和搬運(yùn)用機(jī)器人1的坐標(biāo)系30為相同單位，例如設(shè)為0.001mm。坐標(biāo)系32是預(yù)先在機(jī)器人控制器9內(nèi)部定義的。即，該坐標(biāo)系32和坐標(biāo)系30的關(guān)系為
F32＝F30·MF30搬運(yùn)用機(jī)器人的坐標(biāo)系F32用戶坐標(biāo)系，如果預(yù)先求出轉(zhuǎn)換矩陣M，則通過利用轉(zhuǎn)換矩陣M轉(zhuǎn)換成由照相機(jī)4拍攝的圖像的檢測位置，可以通過簡單的運(yùn)算計(jì)算出搬運(yùn)用機(jī)器人1的坐標(biāo)系30。
通過以上過程，可以將晶片搬運(yùn)用機(jī)器人1在水平方向上定位到恰當(dāng)?shù)氖窘涛恢?。另外，操作員可以在不使用圖像處理部8和示教用控制部10的情況下，在確認(rèn)監(jiān)視器11的影像的同時手動調(diào)整晶片搬運(yùn)用機(jī)器人1的位置來進(jìn)行示教作業(yè)。
示教作業(yè)結(jié)束后，從手2卸下示教用卡具3。因?yàn)樵摌?gòu)成，示教用卡具3在其它的晶片搬運(yùn)裝置中也可以使用。
以上所說明的本發(fā)明具有以下效果。
根據(jù)發(fā)明1所述的搬運(yùn)用機(jī)器人系統(tǒng)，即使在操作者不能夠靠近晶片等的搬運(yùn)的示教位置的情況下，也可以進(jìn)行示教。
根據(jù)發(fā)明2所述的搬運(yùn)用機(jī)器人的控制方法，即使在操作者不能夠靠近晶片等的搬運(yùn)的示教位置的情況下，也可以進(jìn)行示教，實(shí)現(xiàn)示教作業(yè)的大幅度的時間縮短和省力化。
根據(jù)發(fā)明3所述的搬運(yùn)用機(jī)器人的控制方法，通過由所述攝像單元檢測出所述特征性部位的位置，可以得到搬運(yùn)用機(jī)器人的示教位置。
根據(jù)發(fā)明4所述的搬運(yùn)用機(jī)器人的控制方法，多個搬運(yùn)用機(jī)器人可以共用卡具，可以降低維修費(fèi)用。
根據(jù)發(fā)明5所述的搬運(yùn)用機(jī)器人的控制方法，可以將各種各樣的對象作為特征性部位加以利用。
本發(fā)明涉及一種將放置在規(guī)定放置位置上的呈薄型形狀的晶片等搬出、或?qū)⒃谝?guī)定位置上的呈薄型形狀的晶片等搬入的搬運(yùn)用機(jī)器人，特別是作為搬運(yùn)用機(jī)器人系統(tǒng)和搬運(yùn)用機(jī)器人的控制方法是非常有用的。
權(quán)利要求
1.一種搬運(yùn)用機(jī)器人系統(tǒng)，具備具有放置呈薄型形狀的物體的放置部并搬運(yùn)所述物體的機(jī)器人；和控制所述機(jī)器人的機(jī)器人控制器，其特征在于，具備卡具，其裝配在所述機(jī)器人的放置部上并具有攝像單元；圖像處理部，其處理通過所述攝像單元拍攝的圖像；上位控制部，其從上位控制所述機(jī)器人控制器和所述圖像處理部。
2.一種搬運(yùn)用機(jī)器人的控制方法，該搬運(yùn)用機(jī)器人搬運(yùn)放置在規(guī)定的放置位置上的呈薄型形狀的物體，該控制方法的特征在于，預(yù)先將具有攝像單元的卡具放置在所述機(jī)器人的手臂前端的放置部，將所述機(jī)器人移動到所述攝像單元能夠檢測到存在于所述規(guī)定的放置位置附近的特征性部位的位置，通過所述攝像單元拍攝包含所述特征性部位的圖像，根據(jù)所述拍攝的圖像求出在所述攝像單元的坐標(biāo)系中的所述特征性部位的位置，將所述攝像單元的坐標(biāo)系上的位置轉(zhuǎn)換為在所述機(jī)器人的坐標(biāo)系上的位置，求出所述放置位置。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的搬運(yùn)用機(jī)器人的控制方法，其特征在于，預(yù)先求出通過平移和旋轉(zhuǎn)來轉(zhuǎn)換所述攝像單元的坐標(biāo)系與所述機(jī)器人的坐標(biāo)系的關(guān)系的轉(zhuǎn)換矩陣，根據(jù)所述的轉(zhuǎn)換矩陣，將在所述攝像單元的坐標(biāo)系中的所述特征性部位的位置轉(zhuǎn)換為在所述機(jī)器人的坐標(biāo)系中的位置。
4.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的搬運(yùn)用機(jī)器人的控制方法，其特征在于，在搬運(yùn)所述呈薄型形狀的物體時，所述卡具能夠從放置部卸下。
5.根據(jù)權(quán)利要求2至4中任意一項(xiàng)所述的搬運(yùn)用機(jī)器人的控制方法，其特征在于，在所述放置位置附近具有孔、銷、標(biāo)記、字符圖案等的特征性部位。
全文摘要
提供一種搬運(yùn)用機(jī)器人系統(tǒng)和搬運(yùn)用機(jī)器人的控制方法，即使在操作者不能靠近晶片搬運(yùn)的示教位置的情況下也可以進(jìn)行示教。一種搬運(yùn)用機(jī)器人系統(tǒng)，具備具有放置呈薄型形狀的物體的放置部并搬運(yùn)物體的機(jī)器人(1)；和控制機(jī)器人(1)的機(jī)器人控制器(9)，其具有卡具(3)，裝配在機(jī)器人的放置部上并具有攝像單元(4)，圖像處理部(8)，處理通過攝像單元(4)拍攝的圖像，上位控制部(10)，從上位控制機(jī)器人控制器(9)和圖像處理部(8)。
文檔編號B25J9/16GK1668424SQ0381698
公開日2005年9月14日 申請日期2003年5月15日 優(yōu)先權(quán)日2002年7月17日
發(fā)明者石川伸一, 脅迫仁, 白石一成 申請人:株式會社安川電機(jī)