JPH1177562A - 移動ロボット - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 視覚マーク上に部分的な影がでていても視覚
マーク上の照度差に左右されず、データを正確に読み取
ることができ、精度の高いハンドリング位置決めを行う
ことができ、ハンドリングテスト手段を有する移動ロボ
ットを提供する。 【解決手段】 視覚補正を行う移動ロボット１におい
て、視覚マークの照明に影があり輝度差があるときで
も、回転式偏光フィルタ６を使うことによりカメラ５に
よるパターンデータ読みとり時の輝度差を小さくし、デ
ータ読み取りエラーが小さく、正確な視覚補正を行う。
また、視覚マークを移動ロボット１に貼り付け、アーム
との相対位置のズレをなくしたハンドリングテスト手段
を持つ。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、クリーンルーム
内の半導体のウエーハプロセスで使われる移動ロボット
に関する。

【０００２】

【従来の技術】クリーンルーム内で行われる半導体のウ
エーハプロセスは、数百工程にもおよぶバッチ処理であ
る。この処理のために、当初は人がウエーハカセットを
装置から装置へと運んでいた。ところが作業者が最大の
汚染源であるため生産の歩留まり管理を人手で行うこと
にも限界があり、また省力化のためにもクリーンルーム
内搬送の完全自動化が望まれ、自動搬送車が使用される
ようになった。

【０００３】その後、搬送効率の向上、完全無軌道化、
搬送中のウエーハカセットへの振動の低減、フレキシブ
ルなハンドリングなどの要望が大きくなり、超音波セン
サにより走行路周囲の物体状況を測定し、それにより得
た情報から自分の位置を認識し、自立走行する誘導方式
の移動ロボットの使用が一般的となっている。この移動
ロボットは、搭載した６軸垂直多関節ロボットアームに
より、地上装置との間で搬送物の移載を行う。

【０００４】また、この移動ロボットは、停止誤差によ
る位置ズレ、走行路面の凹凸や搬送物の偏荷重による車
体の傾きなどによる姿勢ズレを補正するため、搭載アー
ムにＣＣＤカメラによる３次元視覚補正機能を搭載して
いる。この３次元視覚補正機能は、ティーチング時に移
動ロボットを所定の位置に正確に停止させ、このときの
地上設備に貼り付けた視覚マークの状態を教えておき、
次に自動運行によって停止したとき、再度この視覚マー
クをチェックすることにより、ティーチング時とのズレ
を高速に検出して、停止位置やアーム動作を補正する機
能である。

【０００５】この補正機能によって、どのような状態で
あってもハンドリング位置決め精度の高いハンドリング
が可能となる。視覚マークは、床面や半導体製造装置
（以下、装置と略称する）などの地上設備の水平面、垂
直面等のどちらにも貼ることができ、ステーション毎に
水平、垂直を混在させることも可能である。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】ところが上述の方法に
は、照明の変化などによりハンドリング位置補正用の視
覚マーク上に非定常的に部分的な影がでるようなとき、
視覚補正精度に悪影響を与え、ハンドリング異常の原因
となるという課題がある。

【０００７】また、視覚マークを正しく認識できずハン
ドリング異常が発生したとき、その原因を特定すること
が困難であるという課題もある。

【０００８】本発明はこのような背景の下になされたも
ので、視覚マーク上に部分的な影がでていても視覚マー
ク上の照度差に左右されずデータを正確に読み取ること
ができ、精度の高いハンドリング位置決めを行うことが
できる移動ロボットを提供することを第１の目的とす
る。

【０００９】また、視覚マークを正しく認識することが
できなかったとき、その原因調査を行う機能を持つ移動
ロボットを提供することを第２の目的とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】請求項１に記載の発明
は、予め視覚マークのパターンデータをティーチング
し、実ハンドリング時の視覚マークのパターンデータと
の誤差データによってハンドリング位置の視覚補正を行
う移動ロボットにおいて、前記視覚マークの各部の輝度
を測定する輝度計と、前記各部の輝度データの差を計算
し、この輝度データの差が許容範囲内かどうかを判断す
る輝度差演算部と、前記視覚マークのパターンデータを
読み取るカメラと、該カメラに入射する偏光量を調節す
る回転式の偏光フィルタと、該偏光フィルタの回転量を
規定する回転量演算部と、該回転量演算部により制御さ
れ偏光フィルタを回転させる駆動部とを具備してなる移
動ロボットを提供する。

【００１１】請求項２に記載の発明は、前記カメラがＣ
ＣＤカメラであることを特徴とする請求項１に記載の移
動ロボットを提供する。

【００１２】請求項３に記載の発明は、移動ロボットの
本体に視覚マークを貼り付け、該視覚マークを使ってハ
ンドリングテストを行うことを特徴とする請求項１また
は２に記載の移動ロボットを提供する。

【００１３】請求項４に記載の発明は、前記ハンドリン
グテストが、実稼働状態のハンドリング異常に対して行
うテストであることを特徴とする請求項３に記載の移動
ロボットを提供する。

【００１４】請求項５に記載の発明は、前記ハンドリン
グテストが、日常点検時に行うテストであることを特徴
とする請求項３に記載の移動ロボットを提供する。

【００１５】

【発明の実施の形態】以下、この発明の第１の実施形態
について図１から図３を参照しながら説明する。図１は
この発明の第１の実施形態による移動ロボットの概略図
である。この図において、符号１は移動ロボット本体で
あり、複数の関節を持つアーム２が取り付けられてお
り、このアーム２の先端のフィンガ３により対象物とし
てウエーハカセット４のハンドリングを行う。さらに前
記アーム２の先端部にはＣＣＤカメラ５と回転式偏光フ
ィルタ６とこの偏光フィルタ６を回転させる偏光フィル
タ回転モータ７が配設され、前記ＣＣＤカメラの出力信
号は輝度データおよび偏光フィルタ回転量演算部８によ
って演算処理される。

【００１６】このような構成の移動ロボットの停止位置
決めに使う視覚マークの例を図２（ａ）に示す。この図
において符号１１は視覚マークであり、領域Ａ，Ｂおよ
びＣにそれぞれ図に示すような２つづつの円形のマーク
によって構成されており、この視覚マーク１１を装置ま
たは床面などの地上設備に貼り付け、前記移動ロボット
１のＣＣＤカメラ５によってこの視覚マーク１１の図形
を読み取ることにより、前記移動ロボットのアーム２の
視覚マーク１１に対する相対位置を常に所定位置とする
ことができる。

【００１７】ところが図２（ｂ）に示すように、視覚マ
ーク１１に照明光源との間に侵入した障害物等によっ
て、例えば、符号１２に示すような影の領域が生じるこ
とがある。この領域１２に示す影によって、前記視覚マ
ーク１１の領域Ｃの２つの円形マークおよび領域Ｂのマ
ークの一部がＣＣＤカメラによる視覚マーク１１の読み
とりに際し照度の低下を来たし、視覚マーク１１の各領
域間で照度差が発生する。

【００１８】この現象により、ロボット１にハンドリン
グ動作をティーチングした時と、実際にロボット１がハ
ンドリング動作を行った時との間で、ＣＣＤカメラ５が
取り込んだデータを回帰演算して求めた視覚マーク１１
の重心位置が変化して視覚補正誤差が大きくなり、ロボ
ット１のハンドリングミスにつながる。

【００１９】このような状態の時の本発明による第１の
実施形態の動作を図３に示すフロー図を参照して説明す
る。ロボット１が移動指令により移動して停止すると、
まず、ステップｓ１１においてＣＣＤカメラによりＡ、
Ｂ、Ｃ各領域の画像マークデータが取り込まれ、ステッ
プｓ１２において標本点があるか否かを判定する。も
し、標本点がなければステップｓ１１に戻って画像入力
をやり直し、標本点があればステップｓ１３においてロ
ボット１のアーム２の先端に取り付けられているＣＣＤ
カメラ５に内蔵（あるいは外付け）されている輝度計に
よって視覚マーク１１の領域Ａ，ＢおよびＣの各マーク
の輝度が計測される。

【００２０】このとき、図２（ｂ）に示すような影の領
域１２があった場合、Ａ，Ｂ，Ｃ各領域間で輝度差を生
じているので、輝度データおよび偏光フィルタ回転量演
算部８によって各領域間の輝度差が計算され、ステップ
ｓ１４において、各領域間の輝度差が規定値以内である
かどうかが判定される。この輝度差の判定結果がロボッ
トのティーチング時と比較して規定値以内であれば、視
覚補正精度に悪影響を与えることはないので、ステップ
ｓ１６において、前記標本点の重心の計算を行う。この
ステップｓ１１からｓ１６の動作はステップｓ１７によ
って指定回数だけ繰り返される。

【００２１】もし、前記前記輝度差の判定結果が規定値
以上であれば、ステップｓ１５において、偏光フィルタ
回転モータ７によって回転式偏光フィルタ６が所定角度
だけ回転され、再度ステップｓ１１の画像入力、ステッ
プｓ１２の標本点の有無の判定、ステップｓ１３の輝度
測定が行われ、この輝度差が規定値内になるまで、ステ
ップｓ１１〜ステップｓ１５の動作が繰り返される。

【００２２】このように偏光フィルタの角度を変えるこ
とにより、ＣＣＤカメラ５に入射される偏光量を変える
ことができるため、視覚マーク１１上に部分的な影がで
きて、視覚マーク１１の各部にロボットのティーチング
時より大きな輝度差が発生しても、ＣＣＤカメラ５に達
するデータの輝度差を小さくすることができ、ロボット
ハンドリング位置の視覚補正精度を維持することができ
る。

【００２３】次に、ステップｓ１８において前記指定回
数だけ繰り返した重心計算の結果の平均値を計算し、ス
テップｓ１９において、３次元位置の姿勢計算を行っ
て、一連の動作を終了する。

【００２４】次に、この発明の第２の実施形態につい
て、図４から図６を参照して説明する。この実施形態に
よれば、上述の第１の実施形態によるデータ補正によっ
てもハンドリング異常が起こる場合の原因が、外部環境
の変化によるものか、内部構成品の劣化による誤動作な
のかを究明することができる。

【００２５】図４において、符号１は移動ロボットの上
面図であり、図示のようにこの移動ロボット１の任意の
位置に視覚マーク１１を貼り付ける。但し、貼り付け場
所はアーム２の位置、姿勢との相対関係が変化しない場
所でなければならない。また、この移動ロボット１には
「補正異常調査」画面を持つ図示していないコンソール
を有しているものとする。

【００２６】このような構成による移動ロボット１にお
いて、ハンドリング異常が発生した場合、異常が発生し
た位置において、この移動ロボット１の持っているコン
ソールにより「補正異常調査」画面に入り、図５に示す
異常発生時のフロー図のステップｓ２１で、ロボット本
体上の視覚マーク１１による補正によって荷台上のハン
ドリングを行い、その結果をステップｓ２２において判
定し、ハンドリング結果が正常であればステップｓ２３
において、ハンドリング異常発生場所特有の原因調査を
行う。

【００２７】前記ステップｓ２２においてハンドリング
結果の判定が異常であれば、ステップｓ２４において、
ロボット本体上の視覚マークによる視覚補正無しで荷台
上のハンドリングを行い、その結果によって原因個所の
特定を行う。即ち、ステップｓ２５においてハンドリン
グ結果が正常であれば、ステップｓ２６において視覚マ
ークに対する照度や影が前記第１の実施形態によって対
応できる範囲を超えていないかどうかを検討し、もし範
囲外であれば照明等を改善する。また、ステップｓ２５
においてハンドリング結果が正常でなければ、内部構成
品の異常の可能性ありとして、ステップｓ２７において
アーム２の軸ズレ、ＣＣＤカメラ５関係の異常および制
御部の異常をチェックする。

【００２８】次に、図４および図６により、日常点検時
の動作フロー図について説明する。この図において、ス
テップｓ３１でロボット本体上の視覚マーク１１による
補正によって荷台上のハンドリングを行い、ステップｓ
３２における判定結果が正常であれば、その時点で日常
点検を終了する。ステップｓ３２の判定結果が正常でな
い場合は、ステップｓ３３において視覚補正無しで荷台
上のハンドリングを行い、その結果によって異常個所の
限定を行う。

【００２９】即ち、ステップｓ３４において、ステップ
ｓ３３のハンドリング結果が正常であれば、ステップｓ
３５において視覚マークに対する照度や影が前記第１の
実施形態によって対応できる範囲を超えていないかどう
かを検討し、もし範囲外であれば照明等を改善する。ま
た、ステップｓ３４において、ステップｓ３３のハンド
リング結果が正常でなければ内部構成品の異常の可能性
があるので、ステップｓ３６においてアーム２の軸ズ
レ、ＣＣＤカメラ５系統の異常および制御回路の異常等
を調査する。

【００３０】以上、本発明の一実施形態の動作を図面を
参照して詳述してきたが、本発明はこの実施形態に限ら
れるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の設
計変更等があっても本発明に含まれる。例えば、視覚マ
ークのパターンデータを読み取るカメラは、ＣＣＤカメ
ラに限定されるものではなく、どんな種類のカメラであ
っても良い。

【００３１】

【発明の効果】これまでに説明したように、この発明に
よれば視覚補正を行う移動ロボットにおいて、視覚マー
クの照明に影があり輝度差があるときでも、偏光フィル
タを使うことによりカメラによるパターンデータ読みと
り時の輝度差を小さくするようにしたので、データ読み
取りエラーが小さく、正確な視覚補正を行うことができ
るという効果が得られる。また、移動ロボット本体にテ
スト用視覚マークを貼り付け、この視覚マークとの間で
視覚補正テストを行うことにより、ハンドリング異常時
および日常点検時の容易ならしめるという効果が得られ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の第１の実施形態による移動ロボット
の概略図である。

【図２】 視覚補正移動ロボットに使われる視覚マーク
を示す図である。

【図３】 本発明の第１の実施形態による移動ロボット
の動作を説明するフロー図である。

【図４】 本発明の第２の実施形態の視覚マークの貼り
付けを説明する図である。

【図５】 本発明の第２の実施形態による、ハンドリン
グ異常時のテストフロー図である。

【図６】 本発明の第２の実施形態による、日常点検時
のテストフロー図である。

【符号の説明】

１ 移動ロボット ２ アーム ３ フィンガ ４ ウエーハカセット ５ ＣＣＤカメラ ６ 回転式偏光フィルタ ７ 偏光フィルタ回転モータ ８ 輝度データおよび偏光フィルタ回転量演算部 １１ 視覚マーク １２ 影の領域

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 予め視覚マークのパターンデータをティ
   ーチングし、実ハンドリング時の視覚マークのパターン
   データとの誤差データによってハンドリング位置の視覚
   補正を行う移動ロボットにおいて、 前記視覚マークの各部の輝度を測定する輝度計と、 前記各部の輝度データの差を計算し、この輝度データの
   差が許容範囲内かどうかを判断する輝度差演算部と、 前記視覚マークのパターンデータを読み取るカメラと、 該カメラに入射する偏光量を調節する回転式の偏光フィ
   ルタと、 該偏光フィルタの回転量を規定する回転量演算部と、 該回転量演算部により制御され前記偏光フィルタを回転
   させる駆動部とを具備してなる移動ロボット。
2. 【請求項２】 前記カメラはＣＣＤカメラであることを
   特徴とする請求項１に記載の移動ロボット。
3. 【請求項３】 移動ロボットの本体に視覚マークを貼り
   付け、該視覚マークを使ってハンドリングテストを行う
   ことを特徴とする請求項１または２に記載の移動ロボッ
   ト。
4. 【請求項４】 前記ハンドリングテストは、実稼働状態
   のハンドリング異常に対して行うテストであることを特
   徴とする請求項３に記載の移動ロボット。
5. 【請求項５】 前記ハンドリングテストは、日常点検時
   に行うテストであることを特徴とする請求項３に記載の
   移動ロボット。