本發(fā)明是關(guān)于一種末端執(zhí)行器的變形檢測方法及實現(xiàn)該方法的機械手系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

以往為了搬送半導體組件的基板材料即晶圓，是使用于機器手臂的梢端具備叉子形狀的末端執(zhí)行器的晶圓搬送機械手。該末端執(zhí)行器，是薄板狀的機器手部，且末端執(zhí)行器的基座部以懸臂方式被支承在機器手臂的腕部。因此，有時會因末端執(zhí)行器的本身重量或所載置的基板的重量，而有末端執(zhí)行器產(chǎn)生撓曲的情況。

此外，尤其是晶圓搬送機械手，有末端執(zhí)行器的作業(yè)空間被限制得極為狹窄的情況，也有末端執(zhí)行器與其他物體產(chǎn)生干擾的情況。再者，例如，在機器手臂或末端執(zhí)行器也有產(chǎn)生齒輪的齒隙（backlash）、皮帶的伸展、跳齒等機械性問題的情況。一旦因這些原因而對末端執(zhí)行器施加振動或沖擊，即會有產(chǎn)生末端執(zhí)行器的水平位置偏移或變形的情況。

如上述已變形的末端執(zhí)行器恐無法確實地搬送晶圓。因此，最好是在開始搬送作業(yè)之前，檢測末端執(zhí)行器的變形。過去，雖是由作業(yè)員定期進行伴隨裝置解體的末端執(zhí)行器的變形檢測作業(yè)，但近年來，提出了可自動檢測末端執(zhí)行器的變形的各種技術(shù)。

例如，專利文獻1中，揭示有具備設于機械手手部的梢端部并與該機械手手部的延伸方向平行地照射光線的照射部、及接收光線以檢測受光位置與基準位置的偏移的偏移量檢測部的基板搬送裝置。

例如，在專利文獻2中，揭示有如下構(gòu)成的機械手：在機械手手部設置4個距離測量傳感器，根據(jù)藉由將利用這些距離測量傳感器所測量出的與平臺表面之間的距離與基準大小進行比較而求出的平行度，求出機械手手部的扭變。

此外，例如，在專利文獻3中，揭示有如下構(gòu)成的機械手：利用配置在位于基準坐標的機械手手部的梢端部的旁邊的光傳感器，對機械手手部照射檢測光并接收光，在光傳感器的輸出異常的情況下，判定為手部變形而使機械手的動作停止。

現(xiàn)有技術(shù)文獻：

專利文獻：

專利文獻1：國際公開wo2009/072199號

專利文獻2：日本特開2010-188437號公報

專利文獻3：日本特開平11-179692號公報。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

發(fā)明要解決的問題：

在上述專利文獻1~3的技術(shù)中，為了檢測末端執(zhí)行器的變形而設置有專用（也就是說，除此以外別無他用）的多個非接觸式傳感器。在這些技術(shù)中，由于必須有多個傳感器，因此使傳感器的配線或維護變繁雜。

因此，在本發(fā)明中，提出利用現(xiàn)有結(jié)構(gòu)的機器手臂檢測末端執(zhí)行器的變形的技術(shù)，且不使用專用的非接觸式傳感器。

解決問題的手段：

本發(fā)明的一實施形態(tài)的機械手系統(tǒng)，具備有：機器手臂，在梢端部具有以在規(guī)定方向延伸的轉(zhuǎn)動軸為中心轉(zhuǎn)動自如的手腕；末端執(zhí)行器，安裝在該手腕；及變形檢測裝置，使用靶銷（targetpin）檢測該末端執(zhí)行器的變形，該靶銷具有該末端執(zhí)行器的規(guī)定的檢測部位到達的目標部位；其特征在于：該目標部位，具有示出該檢測部位到達該目標部位的表示（indicate）功能；該變形檢測裝置，具備：探索部，控制該機器手臂使該檢測部位接觸該靶銷以對該目標部位進行探索，根據(jù)該表示功能而檢測該檢測部位到達該目標部位；以及，變形檢測部，比較該檢測部位到達該目標部位時的該檢測部位的假定位置與規(guī)定的參照位置，以檢測該末端執(zhí)行器的變形。

此外，本發(fā)明的另一實施形態(tài)的末端執(zhí)行器的變形檢測方法，是在具備有在梢端部具有以在規(guī)定方向延伸的轉(zhuǎn)動軸為中心轉(zhuǎn)動自如的手腕的機器手臂、安裝在該手腕的末端執(zhí)行器、及變形檢測裝置的機械手系統(tǒng)中，該變形檢測裝置使用設置有該末端執(zhí)行器的規(guī)定的檢測部位到達的目標部位的靶銷，檢測該末端執(zhí)行器的變形，其特征在于：包含以下動作：控制該機器手臂使該檢測部位接觸該靶銷以對該目標部位進行探索；根據(jù)示出該檢測部位到達該目標部位的該目標部位的表示功能，檢測該檢測部位到達該目標部位；以及，比較該檢測部位到達該目標部位時的該檢測部位的假定位置與規(guī)定的參照位置，以檢測該末端執(zhí)行器的變形。

發(fā)明效果：

根據(jù)本發(fā)明，能夠利用靶銷與現(xiàn)有結(jié)構(gòu)的機器手臂檢測末端執(zhí)行器的變形。

附圖說明

圖1是表示本發(fā)明的一實施形態(tài)的機械手系統(tǒng)的概略構(gòu)成的俯視圖；

圖2是表示圖1所示的機械手系統(tǒng)的概略構(gòu)成的側(cè)視圖；

圖3是表示圖1所示的機械手系統(tǒng)的控制系統(tǒng)的構(gòu)成的圖；

圖4是一實施形態(tài)的靶銷的側(cè)視圖；

圖5是表示探索處理時的靶銷與末端執(zhí)行器的樣子的俯視圖；

圖6是本發(fā)明的一實施形態(tài)的末端執(zhí)行器的變形檢測處理的流程圖；

圖7是探索處理的流程圖；

圖8是變形的評價處理的流程圖；

圖9是本發(fā)明的另一實施形態(tài)的靶銷的側(cè)視圖。

具體實施方式

接下來，參照附圖說明本發(fā)明的實施形態(tài)。在以下，使本發(fā)明適用于用以搬送圓形平板狀的晶圓的晶圓搬送機械手系統(tǒng)而進行說明。但是，可適用本發(fā)明的機械手系統(tǒng)并不限定在晶圓搬送機械手系統(tǒng)。圖1是表示本發(fā)明的一實施形態(tài)的機械手系統(tǒng)1的概略構(gòu)成的俯視圖，圖2是表示圖1所示的機械手系統(tǒng)1的概略構(gòu)成的側(cè)視圖，圖3是表示圖1所示的機械手系統(tǒng)1的控制系統(tǒng)的構(gòu)成的圖。在本說明書及權(quán)利要求書中，將某水平方向設為x方向，將與x方向大致正交的水平方向設為y方向，將垂直方向設為z方向。

如圖1及圖2所示，本發(fā)明的一實施形態(tài)的機械手系統(tǒng)1，具備：機器手臂4、裝附在機器手臂4的梢端部的末端執(zhí)行器的一例的機械手手部5（以下，簡稱“手部5”）、控制機器手臂4的動作的控制裝置6、及檢測手部5的變形的變形檢測裝置8。此外，在機械手系統(tǒng)1的手部5的變形檢測中，使用具有目標部位tg的靶銷9。以下，針對機械手系統(tǒng)1的各構(gòu)成要素詳細地進行說明。

首先，針對機器手臂4進行說明。本實施形態(tài)的機器手臂4，以被支承在基臺21的水平多關(guān)節(jié)型機械手構(gòu)成。但是，機器手臂4并不限定于水平多關(guān)節(jié)型機械手，也可為垂直多關(guān)節(jié)型機械手。

機器手臂4，具備有：立設于基臺21的升降軸40、介由升降軸40與第1關(guān)節(jié)j1而連結(jié)的第1連桿41、介由第1連桿41的梢端部與第2關(guān)節(jié)j2而連結(jié)的第2連桿42、介由第2連桿42的梢端部與第3關(guān)節(jié)j3而連結(jié)的第3連桿43、及介由第3連桿43的梢端部與第4關(guān)節(jié)j4而連結(jié)的第4連桿44。第1關(guān)節(jié)j1的轉(zhuǎn)動軸即第1軸l1、第2關(guān)節(jié)j2的轉(zhuǎn)動軸即第2軸l2、及第3關(guān)節(jié)j3的轉(zhuǎn)動軸即第3軸l3的各軸的延伸方向是為z方向。此外，第4關(guān)節(jié)j4的轉(zhuǎn)動軸即第4軸l4，是在其延伸方向貫穿第3連桿43且與z方向大致正交。

在上述構(gòu)成的機器手臂4中，藉由第3關(guān)節(jié)j3、第3連桿43、第4關(guān)節(jié)j4及第4連桿44的相互結(jié)合體而形成手腕。在第4連桿44設置有機械式接口，在該處可裝卸地安裝有手部5。本實施形態(tài)的末端執(zhí)行器即手部5，是具有用于載置圓形平板狀的晶圓w的叉形平板的機械手手部。在該手部5，雖未圖示，但設置有用于把持載置在叉形平板上的晶圓w的把持爪或其驅(qū)動機構(gòu)。

升降軸40，藉由升降驅(qū)動裝置60，以往z方向升降或伸縮的方式驅(qū)動。升降驅(qū)動裝置60，藉由伺服馬達m0、位置檢測器e0、以及將伺服馬達m0的動力往升降軸40傳遞的動力傳遞機構(gòu)d0等而構(gòu)成。

在第1~第4關(guān)節(jié)j1~j4，設置有使各關(guān)節(jié)j1~j4繞其轉(zhuǎn)動軸旋轉(zhuǎn)的第1~第4關(guān)節(jié)驅(qū)動裝置61~64。關(guān)節(jié)驅(qū)動裝置61~64，藉由伺服馬達m1~m4、位置檢測器e1~e4、以及將伺服馬達m1~m4的動力往對應的連桿傳遞的動力傳遞機構(gòu)d1~d4等而構(gòu)成。上述的動力傳遞機構(gòu)d1~d4，例如，是具備減速機的齒輪動力傳遞機構(gòu)。上述的各位置檢測器e0~e4，例如，是以旋轉(zhuǎn)編碼器構(gòu)成。各伺服馬達m0~m4可相互獨立地進行驅(qū)動。而且，一旦驅(qū)動上述的各伺服馬達m0~m4被驅(qū)動，則藉由上述的各位置檢測器e0~e4進行上述的各伺服馬達m0~m4的輸出軸的旋轉(zhuǎn)位置的檢測。

機器手臂4，藉由控制裝置6控制其動作。如圖3所示，控制裝置6，具備有控制器30、及與伺服馬達m0~m4對應的伺服放大器a0~a4。在控制裝置6，進行使安裝在機器手臂4的手腕的手部5往任意的姿勢（空間中的位置及姿勢）沿任意的路徑移動的伺服控制。

控制器30，是所謂的計算機，例如具有微控制器、cpu、mpu、plc、dsp、asic或fpga等計算處理部、及rom、ram等記憶部（均未圖標）。在記憶部中，儲存有計算處理部執(zhí)行的程序、各種固定數(shù)據(jù)等。此外，在記憶部中，存放有用于控制機器手臂4的動作的教示點數(shù)據(jù)、關(guān)于機械手手部5的形狀及尺寸的數(shù)據(jù)、關(guān)于由機械手手部5保持的晶圓w的形狀及尺寸數(shù)據(jù)等。在控制器30中，計算處理部讀取儲存在記憶部的程序等的軟件并進行執(zhí)行，藉此進行用于控制機械手系統(tǒng)1的動作的處理。另外，控制器30可藉由單一計算機的集中控制執(zhí)行各處理，也可藉由多個計算機的協(xié)同動作的分散控制執(zhí)行各處理。

控制器30，根據(jù)與由各個位置檢測器e0~e4所檢測出的旋轉(zhuǎn)位置對應的手部5的姿勢、及儲存在記憶部的教示點數(shù)據(jù)，計算規(guī)定的控制時間后的目標姿勢?？刂破?0，以在規(guī)定的控制時間后手部5成為目標姿勢的方式，往伺服放大器a0~a4輸出控制指令（位置指令）。在伺服放大器a0~a4中，根據(jù)控制指令而對各伺服馬達m0~m4供應驅(qū)動電力。藉此，能夠使手部5往所欲的姿勢動作。

接下來，針對變形檢測裝置8進行說明。變形檢測裝置8，是所謂的計算機，具有計算處理部與記憶部（均未圖標）。在記憶部中，儲存有計算處理部執(zhí)行的程序、各種固定數(shù)據(jù)等。此外，在記憶部中，存放有被使用于下述的初始開始位置等的變形檢測處理的教示點數(shù)據(jù)、關(guān)于手部5的形狀及尺寸或下述的檢測部位sp的數(shù)據(jù)、關(guān)于靶銷9的形狀及尺寸或目標部位tg的數(shù)據(jù)等。變形檢測裝置8，以可進行信息的收發(fā)訊的方式與控制裝置6連接。另外，在本實施形態(tài)中，雖將機器手臂4的控制裝置6與變形檢測裝置8設成為獨立的計算裝置，但控制裝置6也可一并具備有作為變形檢測裝置8的功能。

上述構(gòu)成的變形檢測裝置8，計算處理部讀取儲存在記憶部的程序等的軟件并進行執(zhí)行，藉此能夠以探索部81、位置信息存放部82、變形檢測部83、及變形修正部84而發(fā)揮功能。探索部81，控制機器手臂4使手部5的規(guī)定檢測部位sp接觸靶銷9以對目標部位tg進行探索，根據(jù)目標部位tg的表示功能進行檢測檢測部位sp到達目標部位tg的處理。位置信息存放部82，進行取得檢測部位sp到達目標部位tg時的檢測部位sp的位置信息（假定位置）而儲存的處理。變形檢測部83，讀取儲存在位置信息存放部82的z方向位置信息、與預先儲存在位置信息存放部82的參照位置信息并進行比較，而進行檢測手部5的變形的處理。變形修正部84，在由變形檢測部83檢測出手部5的變形時，判斷該變形是否能以機器手臂4的位置及姿勢中至少一方的調(diào)整進行修正，在能修正的情形下，進行修正變形的處理。

此處，針對使用有上述構(gòu)成的機械手系統(tǒng)1的末端執(zhí)行器即手部5的變形檢測處理（變形檢測方法）進行說明。另外，變形檢測處理由變形檢測裝置8進行，在以下，雖未特別詳細記載，但變形檢測裝置8所進行的機器手臂4的控制是介由控制器30（控制裝置6）進行。

在開始手部5的變形檢測處理時，預先將靶銷9設置在手部5的可動范圍內(nèi)。圖4是一實施形態(tài)的靶銷9的側(cè)視圖。如圖4所示，一實施形態(tài)的靶銷9，是在z方向延伸的柱狀體，整體具有鉛筆形狀。在靶銷9，直徑為固定的圓柱形狀的第1同徑部91、直徑有變化的圓錐梯形狀的變徑部92、與直徑為固定的圓柱形狀的第2同徑部93是一體地形成，第1同徑部91、變徑部92、第2同徑部93依序在z方向排列。第1同徑部91的直徑較第2同徑部93的直徑大，第1同徑部91與第2同徑部93之間藉由變徑部92而使直徑逐漸縮小并且滑順地連接。另外，靶銷9，也可為省略了第2同徑部93的由第1同徑部91及變徑部92構(gòu)成的形狀。

上述形狀的靶銷9，具有在使手部5一邊接觸靶銷9的表面一邊沿著靶銷9而往z方向移動的情形時，手部5對靶銷9的接觸位置局部地變化的形狀，將該形狀部位設為目標部位tg。該目標部位tg，具有示出下述的手部5的檢測部位到達目標部位tg的表示功能。也就是，若手部5的檢測部位接觸目標部位tg，則可得知手部5的檢測部位到達目標部位tg。

在靶銷9的第1同徑部91與變徑部92之間存在環(huán)狀的邊界線95，也在變徑部92與第2同徑部93之間存在環(huán)狀的邊界線96。介由這些的邊界線95、96，手部5對靶銷9的接觸位置在x-y方向局部地變化。因此，在本實施形態(tài)中，將靶銷9的邊界線95、96中的一方（邊界線95）作為目標部位tg。

圖6是本發(fā)明的一實施形態(tài)的末端執(zhí)行器的變形檢測處理的流程圖。如圖6所示，一旦變形檢測處理開始，則變形檢測裝置8首先進行探索處理（步驟s1）。

圖5是表示探索處理時的靶銷9與機械手手部5的樣子的俯視圖。如圖5所示，平板狀的手部5，從z方向觀察，是基座側(cè)為一支而梢端側(cè)分成二分支的叉子形狀，具有以手部中心線c為中心而對稱的外形形狀。以下，為便于說明，形狀作成手部5的外形形狀的該手部5的外周面中，隔著手部中心線c，將一方的側(cè)面稱為第1側(cè)面51，另一方的側(cè)面稱為第2側(cè)面52。第1檢測部位sp1，被規(guī)定在手部5的梢端側(cè)的第1側(cè)面51。此外，第2檢測部位sp2，被規(guī)定在手部5的梢端側(cè)的第2側(cè)面52。較佳為：第1檢測部位sp1與第2檢測部位sp2，配置在隔著手部中心線c為對稱的位置。此外，第1檢測部位sp1與第2檢測部位sp2，也可規(guī)定在手部5的內(nèi)側(cè)部分。第3檢測部位sp3，被規(guī)定在手部5的基座側(cè)的第1側(cè)面51。第4檢測部位sp4，被規(guī)定在第1側(cè)面51中、第1檢測部位sp1與第3檢測部位sp3之間。

在探索處理（步驟s1）中，針對手部5的第1~4檢測部位sp1~sp4的各個重復同樣的處理。因此，針對以手部5的第1檢測部位sp1作為檢測部位sp時的探索處理詳細地進行說明，省略以第2~4檢測部位sp2~sp4作為檢測部位sp時的探索處理的詳細說明。

圖7是探索處理的流程圖。如圖7所示，一旦探索處理開始，變形檢測裝置8以手部5的檢測部位sp往預先教示的初始開始位置移動的方式控制機器手臂4（步驟s11）。初始開始位置，位于z方向位置是較目標部位tg（邊界線95）更靠近第1同徑部91側(cè)、且x-y位置是與靶銷9的第1同徑部91的表面分開微小距離的地方。檢測部位sp在該初始開始位置移動時，原則上，手部5不與靶銷9接觸。

接著，變形檢測裝置8，使第3關(guān)節(jié)驅(qū)動裝置63的控制回路增益（loopgain）低于規(guī)定值以下（步驟s12）。該規(guī)定值，是從較晶圓w的搬送動作時的控制回路增益更小的值中選擇。在控制回路增益中，包含位置回路增益與速度回路增益。藉由使控制回路增益降低，伺服控制回路的修正力變?nèi)?，響應性（responsiveness）變遲。其結(jié)果為，能夠以較小的按壓力使手部5接觸靶銷9。

在上述中，較佳為：將第3關(guān)節(jié)驅(qū)動裝置63的控制回路增益實質(zhì)上設為零。所謂的將第3關(guān)節(jié)驅(qū)動裝置63的控制回路增益“實質(zhì)上設為零”，意指設成如下的狀態(tài)：將該控制回路增益，從一般動作的伺服增益變更為包含零的較小值，在對第3關(guān)節(jié)驅(qū)動裝置63施加外力時，也就是說，使手部5與靶銷9接觸時的接觸反力極小化，第3關(guān)節(jié)驅(qū)動裝置63的伺服馬達m3，實質(zhì)上不對該接觸反力進行抵抗，而其角度位置實質(zhì)上可自由位移。在切掉控制回路增益而為零的情形也包含在此。

除了上述的第3關(guān)節(jié)驅(qū)動裝置63的控制回路增益的降低之外，也可藉由使驅(qū)動電流的上限（也就是說，驅(qū)動力矩的上限）降低，而使手部5的往靶銷9的按壓力降低。另外，也可在手部5抵達初始開始位置之前，進行上述控制回路增益的降低、或上述驅(qū)動電流的上限的降低。

接著，變形檢測裝置8，在初始開始位置以進行以下說明的一連串的接觸位置取得動作（步驟s13~s15）的方式控制機器手臂4。在一連串的接觸位置取得動作中，首先，手部5水平擺動（步驟s13）。具體而言，不使機器手臂4的第3關(guān)節(jié)j3及第4關(guān)節(jié)j4動作，使第1關(guān)節(jié)j1及第2關(guān)節(jié)j2動作，藉此使手部5以微小的振動幅度擺動（步驟s13）。

一旦手部5擺動，則手部5的檢測部位sp接觸靶銷9。一旦手部5接觸靶銷9，由于第3關(guān)節(jié)驅(qū)動裝置63的控制回路增益實質(zhì)上為零，因此手部5繞第3軸l3進行角位移。該角位移介由動力傳遞機構(gòu)d3而傳遞至伺服馬達m3，使該伺服馬達m3角位移。因而，根據(jù)伺服馬達m3開始角位移，檢測出手部5接觸到靶銷9。

而且，變形檢測裝置8，一旦檢測出手部5接觸到靶銷9（在步驟s14為是），則取得手部5接觸靶銷9時的檢測部位sp的位置信息（接觸位置信息）（步驟s15）。在接觸位置信息中，例如，包含機器手臂4的手腕基準點（第3軸l3上的規(guī)定點）位置及手腕的朝向。機器手臂4的手腕基準點的位置信息，可從升降驅(qū)動裝置60、第1關(guān)節(jié)驅(qū)動裝置61、第2關(guān)節(jié)驅(qū)動裝置62的各伺服馬達m0、m1、m2的各位置檢測器e0、e1、e2取得。關(guān)于機器手臂4的手腕朝向的信息，可從第3關(guān)節(jié)驅(qū)動裝置63、第4關(guān)節(jié)驅(qū)動裝置64的各伺服馬達m3、m4的各位置檢測器e3、e4取得。

接著，變形檢測裝置8，其接觸位置取得動作若為第一次（在步驟s16中為是），則控制機器手臂4使手部5的檢測部位sp往下一個開始位置移動（步驟s20）。手部5的檢測部位sp的下一個開始位置，位于從初始開始位置朝向變徑部92往z方向移動微小的規(guī)定值的地方。然后，變形檢測裝置8，以從下一個開始位置進行一連串的接觸位置取得動作（步驟s13~s15）的方式，控制機器手臂4。

在步驟s16中，變形檢測裝置8，其接觸位置取得動作若為第2次以后（在步驟s16中為否），則從以當次的接觸位置取得動作所取得的接觸位置信息、及以前次的接觸位置取得動作所取得的接觸位置信息，判斷檢測部位sp是否到達目標部位tg。在目標部位tg，手部5對靶銷9的接觸位置在x-y方向局部地變化。因而，變形檢測裝置8，根據(jù)當次取得的接觸位置信息與前次取得的接觸位置信息的x-y方向的局部變化，判斷檢測部位sp是否到達目標部位tg。

具體而言，變形檢測裝置8，在手部5相對靶銷9的接觸位置在x-y方向已局部地變化的情形（在步驟s17中為是）時，判定已檢測出檢測部位sp到達目標部位tg（步驟s18）。具體而言，變形檢測裝置8，在從當次取得的接觸位置信息與前次取得的接觸位置信息導出的繞第3軸l3的角位移超出規(guī)定閾值的情形時，判定已檢測出檢測部位sp到達目標部位tg。然后，變形檢測裝置8，將當次取得的接觸位置信息作為目標部位tg的位置信息而儲存（步驟s19），完成探索處理。另外，目標部位tg的位置信息，是檢測部位sp到達目標部位tg時的檢測部位sp的假定位置。

另一方面，變形檢測裝置8，在手部5相對靶銷9的接觸位置在x-y方向無局部地變化的情形（在步驟s17中為否）時，判定檢測部位sp未到達目標部位tg，而以手部5往再下一個開始位置移動的方式控制機器手臂4（步驟s20）。再下一個開始位置，位于從上述的下一個開始位置朝向變徑部92往z方向移動微小的規(guī)定值的地方。以如此方式，變形檢測裝置8，以一邊使開始位置朝向變徑部92往z方向些許移動、一邊重復一連串的接觸位置取得動作（步驟s13~s15）的方式控制機器手臂4，直到檢測出檢測部位sp到達目標位置tg。

返回圖6的流程圖，變形檢測裝置8，藉由上述的探索處理并根據(jù)以手部5的第1~4檢測部位sp1~sp4的各個所探索到的目標部位tg的位置信息，評價手部5的變形（步驟s2~s4）。在本實施形態(tài)中，針對手部5的扭曲變形、撓曲變形、及旋轉(zhuǎn)變形的各個評價變形。由于變形檢測裝置8針對各變形重復同樣的變形的評價處理，因此在以下針對手部5扭曲變形的評價處理詳細地進行說明，關(guān)于撓曲變形及旋轉(zhuǎn)變形的評價處理則省略詳細的說明。

圖8是變形的評價處理的流程圖。如圖8所示，變形檢測裝置8，首先，從位置信息存放部82讀取使用于檢測變形的位置信息（步驟s21）。在讀取的位置信息中，包含已取得的目標部位tg的位置信息、與規(guī)定參照位置信息。z方向位置信息，例如，也可為包含在已取得的位置信息的機器手臂4的手腕基準點的z方向位置信息。

在本實施形態(tài)中，參照位置信息，是藉由以手部5上的不同的檢測部位sp（參照位置）進行探索處理而取得的目標部位tg的位置信息。被使用于檢測扭曲變形的位置信息，是以第1檢測部位sp1探索目標部位tg而獲得的目標部位tg的位置信息、與以第2檢測部位sp2探索目標部位tg而獲得的目標部位tg的位置信息。被使用于檢測撓曲變形的位置信息，是以第1檢測部位sp1探索目標部位tg而獲得的目標部位tg的位置信息、與以第3檢測部位sp3探索目標部位tg而獲得的目標部位tg的位置信息。被使用于檢測旋轉(zhuǎn)變形的位置信息，是以第3檢測部位sp3探索目標部位tg而獲得的目標部位tg的位置信息、與以第4檢測部位sp4探索目標部位tg而獲得的目標部位tg的位置信息。另外，在檢測旋轉(zhuǎn)變形的情形，也可取代上述第4檢測部位sp4或除了上述第4檢測部位sp4之外，使用以第1檢測部位sp1探索目標部位tg而獲得的目標部位tg的位置信息。

接著，變形檢測裝置8，比較所讀取的二個位置信息（步驟s22）。在步驟s22中，在進行檢測的變形為扭曲變形與撓曲變形的情形時，比較所讀取的二個位置信息的z方向的位置信息。而且，在二個目標部位tg的位置信息中、一方的z方向位置信息與另一方的z方向位置信息的差為規(guī)定閾值以下的情形時，判定為無變形或變形程度?。ㄔ诓襟Es23中為否），完成變形的評價處理。另一方面，變形檢測裝置8，在所讀取的二個目標部位tg的位置信息中、一方的z方向位置信息與另一方的z方向位置信息的差超出規(guī)定閾值的情形時，判定為已檢測出末端執(zhí)行器的變形（在步驟s23中為是）。

此外，在步驟s22中，在進行檢測的變形為旋轉(zhuǎn)變形的情形時，比較所讀取的二個位置信息的x-y方向（x-y平面內(nèi)）的位置信息。在檢測旋轉(zhuǎn)變形時，較佳為：控制機器手臂4的位置及姿勢，使被規(guī)定成與第4軸l4平行的手部中心線c的延伸方向與y軸方向成為平行。本實施形態(tài)的手部5，由于在第3連桿43與第4連桿44之間具有連結(jié)部，因此有時會有因該連結(jié)部的連結(jié)誤差而導致手部5無法相對于手部中心線c成為線對稱的情況。此外，有時會有因手部5與其他物體碰撞，而導致在手部5在繞第3軸l3的旋轉(zhuǎn)方向產(chǎn)生變形，手部中心線c的延伸方向與y軸方向非為平行的情況。針對這些這樣的旋轉(zhuǎn)變形，變形檢測裝置8例如能夠以下述方式進行檢測。也就是說，在變形前的手部5中，事先儲存有相對于連結(jié)第3檢測部位sp3與第4檢測部位sp4的直線（評價直線）的y軸方向的傾度（基準傾度），根據(jù)已取得的第3檢測部位sp3的x-y方向位置信息與已取得的第4檢測部位sp4的x-y方向位置信息，算出相對于評價直線的y軸方向的傾度，比較所算出的傾度與基準傾度，若這些的差異超出規(guī)定閾值，則判定檢測出末端執(zhí)行器的旋轉(zhuǎn)變形（在步驟s23中為是），若該差異為規(guī)定閾值以下，則判定無變形（在步驟s23中為否）。

一旦末端執(zhí)行器的變形被檢測，變形檢測裝置8，接著判斷是否能藉由機器手臂4的位置及姿勢中至少一方的調(diào)整修正變形（步驟s24）。變形的修正可否，例如，可根據(jù)從所讀取的2個位置信息的差導出的變形程度、或是否在機器手臂4存在為了修正變形而為必要的軸來加以判斷。

變形檢測裝置8，在判斷為可修正變形的情形時（在步驟s24中為是），作成用于使控制裝置6修正變形的變形修正信息，并將該變形修正信息往控制裝置6輸出（步驟s25），完成變形的評價處理。另外，在本實施形態(tài)中，機器手臂4，可藉由使手部5繞第4軸l4旋轉(zhuǎn)而修正扭曲變形。此外，本實施形態(tài)的機器手臂4，由于不具備能修正撓曲變形的軸，因此無法修正撓曲變形。此外，本實施形態(tài)的機器手臂4，能夠藉由以算出的評價直線的傾度成為基準傾度的方式使手部5繞第3軸l3旋轉(zhuǎn)，并且調(diào)整x-y方向位置，而修正旋轉(zhuǎn)變形。

另一方面，變形檢測裝置8，在判斷為不能修正變形的情形時（在步驟s24中為否），進行錯誤處理（步驟s26），完成變形的評價處理。在錯誤處理中，變形檢測裝置8，例如，發(fā)出警報并且使控制裝置6停止機器手臂4的動作。

以如以上的方式，變形檢測裝置8，進行扭曲變形的評價處理（步驟s2）、撓曲變形的變形評價處理（步驟s3）、及旋轉(zhuǎn)變形的變形評價處理（步驟s4），完成末端執(zhí)行器的變形檢測處理。

如以上已說明般，本實施形態(tài)的機械手系統(tǒng)1，具備有：機器手臂4，在梢端部具有以往規(guī)定方向延伸的轉(zhuǎn)動軸（第3軸l3）為中心轉(zhuǎn)動自如的手腕；手部5，是安裝在手腕的末端執(zhí)行器；及變形檢測裝置8，使用靶銷9檢測該末端執(zhí)行器的變形，該靶銷9具有手部5的規(guī)定檢測部位sp到達的目標部位tg。靶銷9的目標部位tg，具有示出手部5的檢測部位sp到達該目標部位tg的表示功能。上述的變形檢測裝置8，具備有：探索部81，控制機器手臂4使手部5的檢測部位sp接觸靶銷9以對目標部位tg進行探索，根據(jù)目標部位tg的表示功能而檢測檢測部位sp到達目標部位tg；以及，變形檢測部83，比較檢測部位sp到達目標部位tg時的檢測部位sp的位置信息（假定位置信息）與參照位置信息，以檢測手部5的變形。

此外，以上已說明的本實施形態(tài)的末端執(zhí)行器的變形檢測方法，是在上述的機械手系統(tǒng)1中，變形檢測裝置8使用上述的靶銷9對手部5的變形進行檢測的方法，其包含以下動作：變形檢測裝置8控制機器手臂4使檢測部位sp接觸靶銷9以對目標部位tg進行探索；根據(jù)目標部位tg的表示功能，檢測檢測部位sp到達目標部位tg；以及，比較檢測部位sp到達目標部位tg時的檢測部位sp的位置信息與規(guī)定參照位置信息，以檢測末端執(zhí)行器的變形。

根據(jù)如上述般的機械手系統(tǒng)1及末端執(zhí)行器的變形檢測方法，能夠使用設于末端執(zhí)行器的可動范圍內(nèi)的靶銷9，檢測末端執(zhí)行器的變形。在專利文獻1~3中記載的以往技術(shù)中，為了檢測機械手手部的變形而在機械手系統(tǒng)中具備有專用的非接觸式傳感器。相對于此，本實施形態(tài)的機械手系統(tǒng)1中，能夠不使用特別的配線或需要控制的非接觸式傳感器，而利用靶銷9與現(xiàn)有結(jié)構(gòu)的機器手臂4來檢測末端執(zhí)行器的變形。

此外，在本實施形態(tài)的機械手系統(tǒng)1及末端執(zhí)行器的變形檢測方法中，靶銷9的目標部位tg，為了發(fā)揮表示功能，而形成為在使手部5一邊接觸靶銷9一邊沿著靶銷9往z方向移動的情形時手部5對靶銷9的接觸位置局部地變化的形狀。而且，變形檢測裝置8，控制機器手臂4使手部5的檢測部位sp一邊接觸靶銷9一邊沿著靶銷9往z方向移動以對目標部位tg進行探索，根據(jù)檢測部位sp對靶銷9的接觸位置的局部變化，檢測該檢測部位sp到達目標部位tg。

更具體而言，靶銷9，作為手部5相對靶銷9的接觸位置局部地變化的形狀，是在規(guī)定方向連續(xù)地具有直徑固定的同徑部91、與直徑有變化的變徑部92，藉由同徑部91與變徑部92的邊界（邊界線95）而構(gòu)成目標部位tg。而且，變形檢測裝置8，在使手部5從同徑部91朝向變徑部92往z方向位移的多個位置，進行使手部5繞第3軸l3擺動以取得檢測部位sp接觸到靶銷9時的檢測部位sp的位置信息（接觸位置信息），以對目標部位tg進行探索，根據(jù)所取得的多個接觸位置信息導出的繞第3軸l3的角位移，檢測檢測部位sp到達目標部位tg。

根據(jù)像這樣的機械手系統(tǒng)1及末端執(zhí)行器的變形檢測方法，能夠根據(jù)靶銷9的同徑部91與變徑部92的直徑變化，檢測檢測部位sp到達目標部位tg。像這樣的靶銷9的目標部位tg的表示功能，是藉由靶銷9的外形形狀而實現(xiàn)，為較為簡易的構(gòu)造，無需為了此功能而配線或控制。

此外，在本實施形態(tài)的機械手系統(tǒng)1及末端執(zhí)行器的變形檢測方法中，變形檢測裝置8，在檢測手部5的變形時，判斷該變形是否能藉由機器手臂4的位置及姿勢中至少一方的調(diào)整進行修正，在能修正的情形時修正該變形。

根據(jù)像這樣的機械手系統(tǒng)1及末端執(zhí)行器的變形檢測方法，能夠不使機器手臂4停止、解體，即可修正末端執(zhí)行器的變形。據(jù)此，能夠減少使機器手臂4停止的頻度，能夠使生產(chǎn)性提高。

此外，在本實施形態(tài)的機械手系統(tǒng)1及末端執(zhí)行器的變形檢測方法中，參照位置信息，是藉由變形檢測裝置8控制機器手臂4使與手部5的檢測部位sp不同的參照部位接觸靶銷9以對目標部位tg進行探索，根據(jù)目標部位tg的表示功能檢測出參照部位到達目標部位tg時的參照部位的假定位置信息。也就是，針對與手部5的檢測部位sp不同的參照部位進行探索處理，將參照部位到達目標部位tg時的參照部位的位置信息使用作為參照位置信息。

在上述實施形態(tài)中，在檢測手部5的扭曲變形時，將為手部5的梢端部且以夾著手部中心線c的方式被規(guī)定在一方的第1檢測部位sp1、與被規(guī)定在另一方的第2檢測部位sp2，分別作為檢測部位、參照部位。然后，藉由比較檢測部位sp到達目標部位tg時的該檢測部位sp的z方向的假定位置、與參照部位到達目標部位tg時的該參照部位的z方向的假定位置，以變形檢測裝置8檢測手部5的扭曲變形。

此外，在上述實施形態(tài)中，在檢測手部5的撓曲變形時，將檢測部位與參照部位中的一方設為被規(guī)定在手部5的梢端部的第1檢測部位sp1，將另一方設為被規(guī)定在手部5的基座部的第3檢測部位sp3。然后，藉由比較檢測部位sp到達目標部位tg時的該檢測部位sp的z方向的假定位置、與參照部位到達目標部位tg時的該參照部位的z方向的假定位置，以變形檢測裝置8檢測手部5的撓曲變形。

進一步地，在上述實施形態(tài)中，在檢測手部5的旋轉(zhuǎn)變形時，將檢測部位與參照部位中的一方設為被規(guī)定在手部5的基座部的第3檢測部位sp3，將另一方設為被規(guī)定在手部5的梢端部或基座部與梢端部之間的第4檢測部位sp4。然后，藉由比較檢測部位sp到達目標部位tg時的該檢測部位sp的x-y平面內(nèi)的假定位置、與參照部位到達目標部位tg時的該參照部位的x-y平面內(nèi)的假定位置，以變形檢測裝置8檢測手部5的旋轉(zhuǎn)變形。

根據(jù)如上述的機械手系統(tǒng)1及末端執(zhí)行器的變形檢測方法，由于針對手部5的2個檢測部位sp（檢測部位與參照部位）的各個進行探索處理并比較所獲得的位置信息，因此能夠在不受靶銷9的目標位置tg的變形或位置偏移等的影響下，檢測末端執(zhí)行器的變形。

以上雖已說明了本發(fā)明的較佳的實施形態(tài)，但上述的機械手系統(tǒng)1的構(gòu)成可如以下般進行變更。

例如，上述實施形態(tài)的末端執(zhí)行器，雖為晶圓搬送用的叉子形狀的手部5，但末端執(zhí)行器并不限定在此。例如，末端執(zhí)行器，也可為具備多個把持爪的泛用手部、吸附手部、螺帽緊固具、熔接槍、噴霧槍中任一者。

此外，在上述實施形態(tài)的探索處理中，雖使手部5以在z方向延伸的第3軸l3為中心而轉(zhuǎn)動（擺動），但末端執(zhí)行器的擺動方向并不限定在此。

例如，在機器手臂為垂直多關(guān)節(jié)型機械手的情形時，在探索處理中，也可使末端執(zhí)行器以在x方向或y方向延伸的轉(zhuǎn)動軸為中心而轉(zhuǎn)動。在該情形，靶銷9，以靶銷9的延伸方向成為與末端執(zhí)行器的轉(zhuǎn)動軸的延伸方向平行的方式配設。

例如，也可在探索處理中幾乎不使末端執(zhí)行器轉(zhuǎn)動，而使其往z方向位移。上述實施形態(tài)的機械手系統(tǒng)1由于是為晶圓搬送機械手，因此必須藉由極力地避免手部5與靶銷9的擦傷以防止微粒（particle）產(chǎn)生。但是，在不限制靶銷9與末端執(zhí)行器的接觸或擦傷的情況下，也可藉由不使末端執(zhí)行器轉(zhuǎn)動而使檢測部位sp一邊接觸靶銷9一邊往z方向位移，而進行目標部位tg的探索。

此外，上述實施形態(tài)的參照位置信息，雖為藉由利用設定在手部5的其他檢測部位sp（參照部位）進行探索處理所得到的z方向位置信息，但參照位置信息并不限定在此。

例如，參照位置信息，也可為：藉由變形檢測裝置8，控制機器手臂4使末端執(zhí)行器的未變形的檢測部位sp接觸靶銷9以對目標部位tg進行探索，根據(jù)目標部位tg的表示功能檢測出未變形的檢測部位sp到達目標部位tg時的未變形的檢測部位sp的位置信息。也就是，參照位置信息，也可為藉由利用未變形的末端執(zhí)行器上的檢測部位sp進行探索處理所獲得的目標部位tg的位置信息。若使用像這樣的參照位置信息，能夠藉由比較以變形前后的檢測部位sp探索的目標部位tg的位置信息，檢測手部5的變形。

例如，參照位置信息，也可為靶銷9的目標部位tg的位置信息。但是，該情形的靶銷9，以在機械手系統(tǒng)1具有的坐標系中事先正確地定位，且無靶銷9的變形或移動的情況為條件。

此外，上述實施形態(tài)的靶銷9，雖第1同徑部91與變徑部92的邊界線95成為目標部位tg，第1同徑部91與變徑部92的外徑的局部變化構(gòu)成表示功能，但靶銷9的形狀并不限定在此。靶銷9，只要具有在使末端執(zhí)行器一邊接觸靶銷9一邊沿著靶銷9往z方向移動的情形時，末端執(zhí)行器相對靶銷9的接觸位置局部地變化的形狀即可。

例如，也可為：將靶銷9的變徑部92與第2同徑部93的邊界線96作為目標部位tg，且變徑部92與第2同徑部93的外形的x-y位置的局部變化構(gòu)成表示功能。在該情形，如圖9所示，在探索處理中，將末端執(zhí)行器的檢測部位sp的初始開始位置設于靶銷9’的第2同徑部93的周圍，在使末端執(zhí)行器從第2同徑部93朝向變徑部92在z方向移動的多個位置中，重復一連串的接觸位置取得動作（步驟s13~s15）。

例如，也可為：靶銷9為直徑固定的圓柱狀，將靶銷9的上端緣設為目標部位tg，且靶銷9的外形的x-y位置的局部變化構(gòu)成表示功能。在該情形，能夠藉由末端執(zhí)行器的檢測部位sp成為不與靶銷9接觸的情況，檢測檢測部位sp到達目標部位tg。

另外，在本實施形態(tài)中，雖藉由靶銷9的形狀實現(xiàn)目標部位tg的表示功能，但表示功能也可藉由其他手段實現(xiàn)。例如，也可為：靶銷9為直徑固定的圓柱形狀，在靶銷9周圍的目標部位tg設有接觸傳感器，藉由該接觸傳感器構(gòu)成表示功能。

此外，在上述實施形態(tài)中，變形檢測裝置8，雖依序進行手部5的扭曲變形、撓曲變形、及旋轉(zhuǎn)變形的評價處理（步驟s2~s4），但也可選擇性地進行這些的變形的評價處理中至少一個以上。例如，手部5的扭曲變形、撓曲變形、及旋轉(zhuǎn)變形的評價處理中，也可僅進行扭曲變形的評價處理。在該情形，無需第3檢測部位sp3與第4檢測部位sp4的各檢測部位sp中的探索處理。此外，各變形的評價處理（步驟s2~s4）的順序并不限定在上述實施形態(tài)，也可適當?shù)刈儞Q順序。

對本領(lǐng)域技術(shù)人員而言，可根據(jù)以上說明而知悉本發(fā)明的眾多改良或其他實施形態(tài)。因此，上述說明，應被解釋為僅作為例示，且是以對本領(lǐng)域技術(shù)人員教示實行本發(fā)明的最佳實施形態(tài)的目的而提供。在不脫離本發(fā)明的精神下，可實質(zhì)性地變更其構(gòu)造及/或功能的細節(jié)。

符號說明

1：機械手系統(tǒng)

3：控制裝置

4：機器手臂

5：機械手手部（末端執(zhí)行器）

8：變形檢測裝置

9：靶銷

21：基臺

30：控制器

40：升降軸

41~44：第1~第4連桿

60~64：驅(qū)動裝置

81：探索部

82：位置信息存放部

83：變形檢測部

84：變形修正部

91：第1同徑部

92：變徑部

93：第2同徑部

95、96：邊界線

a0~a4：伺服放大器

c：手部中心線

d0~d4：動力傳遞機構(gòu)

e0~e4：位置檢測器

j1~j4：第1~第4關(guān)節(jié)

l1~l4：第1~第4軸

m0~m4：伺服馬達

sp：檢測部位

tg：目標部位。