JP2001191278A - 搬送ロボットの位置制御方法 - Google Patents

搬送ロボットの位置制御方法

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JP2001191278A
JP2001191278A JP2000000587A JP2000000587A JP2001191278A JP 2001191278 A JP2001191278 A JP 2001191278A JP 2000000587 A JP2000000587 A JP 2000000587A JP 2000000587 A JP2000000587 A JP 2000000587A JP 2001191278 A JP2001191278 A JP 2001191278A
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JP2000000587A
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Ikuo Sakatani
郁夫 坂谷
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Komatsu Ltd
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Komatsu Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 把持行程でワーク位置がずれていたり、又は
ワーク搬送中にワーク姿勢が傾斜した場合でも、ロボッ
トやワークを損傷することなく、かつハンドリング作業
中断による製造ラインの作業効率の低下を防止する。 【解決手段】 搬送ロボットの接触式センサを有する開
閉自在の第1ハンド(3a)及び第2ハンド(3b)をワーク
(1) に対して所定の一方向から接近させて把持しようと
するときに、予め教示された位置(P1)よりも手前で第1
ハンド(3a)又は第2ハンド(3b)がワーク(1) に接触した
ことを検出したときは接近動作を一時停止し、接触した
方の第1ハンド(3a)又は第2ハンド(3b)の方向に、第1
ハンド(3a)及び第2ハンド(3b)を移動して位置補正した
後、前記接近動作を続行する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、導電性を有するワ
ークをハンドリングする搬送ロボットの位置制御方法に
関する。
【0002】
【従来の技術】従来より、自動化製造ラインにおいて、
搬送ロボットが多く用いられており、ワークを自動的に
複数の所定位置間で搬送することが行われている。
【0003】以下に、ロボットにより従来から行われて
いるハンドリングのうち、ワークを架台上より把持する
行程及び架台上に載置する行程の一例について図6〜図
13を参照して説明する。図6において、把握装置3は
前後、左右及び上下の3方向に移動自在なロボットアー
ム7の先端部に取着されており、図中で左右にそれぞれ
第1ハンド3a及び第2ハンド3bを有している。第1
ハンド3aの内側には把持受け部4が設けられ、第2ハ
ンド3bの前記把持受け部4に対向する部位には伸縮自
在な保持装置5が設けられており、この両者間でワーク
架台2上のワーク1を把持するようになっている。
【0004】次に、ワーク把持行程について説明する。 1)先ず、図6において、ワーク架台2上に載置された
ワーク1を把持するために、ロボットアーム7を移動し
て把握装置3を矢印dのように予め教示された目標位置
P1に下降させる。 2)次に、図7に示すように、把握装置3を矢印h1の
方向に移動させ、ワーク1に把持受け部4を当接させ
る。 3)この後、図8に示すように、保持装置5を矢印h2
のように伸長してワーク1を把持受け部4と保持装置5
とにより把持する。 4)次に、図9に示すように、ワーク1を把握した把握
装置3を上昇させる。以上で、ワーク把持行程を終了す
る。
【0005】次に、ワークをワーク架台上に配置する行
程について説明する。 1)図10において、ロボットアーム7によりワーク1
を把持した把握装置3をワーク架台2に向けて、予め教
示された位置P2まで所定速度で下降させる。 2)次に、図11に示すように、把握装置3を予め教示
された位置P3まで所定低速度で下降させ、ワーク1を
ワーク架台2の上面に接触させる。 3)次に、図12に示す矢印h3のように、保持装置5
を縮小してワーク1を架台2上に載置する。 4)次に、図13に示す矢印U1のように、把握装置3
を上昇させる。以上で、ワーク載置行程を終了する。
【0006】このような従来の搬送ロボットにおけるワ
ーク把持状態の検出装置としては、第1例として図14
に示すように、検出したい部位、例えば把握装置3の第
1ハンド3aに機械式の検出スイッチ50を設けたもの
がある。これにより、ワーク1を第1ハンド3aと保持
装置5との間で把持したとき、検出スイッチ50が作動
して出力接点がオンし、ワーク把持完了を検出するよう
になっている。
【0007】第2例としては、図15に示すように、検
出したい部位、例えば把握装置3の第1ハンド3aに近
接スイッチ又は光電スイッチ等よりなる検出スイッチ5
1を設けたものがあり、第1例と同様に、把握装置3に
より把持したとき、検出スイッチ51が作動してワーク
把持完了を検出するようになっている。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記第
1例及び第2例のような従来の把持制御方法において
は、以下のような問題点がある。把持行程において、図
2に示すようにワーク架台2上に載置されたワーク1が
所定の把持姿勢からずれた場合、ロボットは予め教示さ
れた目標位置P1に把持装置3を移動させようとするの
で、把握装置3とワーク1とが干渉し、把持装置3やワ
ーク1を損傷する可能性がある。また、載置行程におい
て、何らかの理由により、図4に示すようにワーク1を
把持して搬送中にワークの把持姿勢が傾斜した場合、予
め教示された載置位置P2,p3の手前でワーク1がワ
ーク架台2に接触した後もロボットは把持装置3を前記
教示位置P2,P3まで下降させようとする。このと
き、ワーク1や把持装置3に対して過度の外力が加わっ
て損傷する可能性がある。また、このためにハンドリン
グ作業が中断されるので、ロボットの稼働率及び製造ラ
インの作業効率を低下させるという問題もある。
【0009】本発明は上記の問題点に着目し、把持行程
でワーク位置がずれていたり、又はワーク搬送中にワー
ク姿勢が傾斜した場合でも、搬送ロボットやワークを損
傷することなく、かつハンドリング作業中断による製造
ラインの作業効率の低下を防止できる搬送ロボットの位
置制御方法を提供することを目的としている。
【0010】
【課題を解決するための手段、作用及び効果】上記の目
的を達成するために、本発明に係る搬送ロボットの位置
制御方法の第1発明は、少なくとも表面が導電性を有す
るワーク架台の上面の所定位置に載置された、導電性を
有するワークを把持し、搬送し、ワーク架台上の所定場
所に載置する搬送ロボットの位置制御方法において、接
触式センサを有する開閉自在の第1ハンド及び第2ハン
ドをワークに対して所定の一方向から接近させて把持し
ようとするときに、予め教示された位置よりも手前で第
1ハンド又は第2ハンドがワークに接触したことを検出
したときは接近動作を一時停止し、接触した方の第1ハ
ンド又は第2ハンドの方向に、第1ハンド及び第2ハン
ドを移動して位置補正した後、前記接近動作を続行する
ようにした方法としている。
【0011】第1発明によれば、架台上に載置されたワ
ークの位置が所定位置からずれていて、ロボットの把持
行程でハンドが所定の教示位置よりも手前でワークに接
触したことを検出したときは、ワークへの接近動作を一
時停止するため、ハンドやワークの損傷を未然に防止で
きる。また、接触した方のハンドの方向へハンドを移動
して位置補正をした後に、前記接近動作を続行するよう
にしたので、ロボットのハンドリング作業が中断される
ことはなくなり、ロボットの稼働率及び製造ラインの作
業効率を向上できる。
【0012】第2発明は、少なくとも表面が導電性を有
するワーク架台の上面の所定位置に載置された、導電性
を有するワークを把持し、搬送し、ワーク架台上の所定
場所に載置する搬送ロボットの位置制御方法において、
接触式センサを有する開閉自在の第1ハンドと第2ハン
ドとによりワークを把持した状態で、上方からワーク架
台に向けて下降してワークを載置しようとするときに、
予め教示された位置よりも手前でワークがワーク架台に
接触したことを検出したときは下降動作を一時停止し、
停止位置と前記教示位置との座標を比較し、両者間の距
離が所定許容値以内のときは停止位置を把持解除位置と
して補正して把持解除動作を行うようにした方法として
いる。
【0013】第2発明によれば、搬送中等に何らかの理
由によりワークがハンドからずれて傾斜し、この状態で
ハンドを下降させる途中で教示位置よりも手前でワーク
が架台に接触した場合、下降動作を一時停止するため、
ワークやロボットの損傷を防止することができる。ま
た、このときの停止位置と教示位置との距離が所定の許
容値以内のときには、把持解除動作を行うようにする。
この場合、上記許容値を把持解除を行ってもロボットや
ワークに損傷を与えない距離に設定しておけばよい。こ
れにより、ロボットのハンドリング作業の中断を未然に
防止でき、ロボットの稼働率及び製造ラインの作業効率
を向上できる。
【0014】
【発明の実施の形態】以下に、実施形態について図面を
参照して詳述する。
【0015】図1は、本発明に係る位置制御方法が適用
される搬送ロボットの構成図である。なお、前述の図6
〜図15で説明した構成と同一構成要素には同位置符号
を付してここでの説明を省く。ワーク1は、ワーク架台
2上に載置されている。ワーク1及びワーク架台2はそ
れぞれ、導電性材料からなるか、又は少なくともその表
面が導電性を有している。ワーク1を把持する把握装置
3は、ロボットアーム7の先端部に取り付けられてい
る。ロボットアーム7は多関節型、直交型、極座標型等
のロボット本体(同図では多関節型ロボットで表す)の
一部を構成しており、把握装置3を前後、左右、上下の
3方向に移動可能である。把持装置3は第1ハンド3a
と第2ハンド3bとを有しており、ロボットアーム7と
第1ハンド3aと第2ハンド3bとの間には電気的な絶
縁部材6が設けられている。また第1ハンド3aの先端
部内側にはワーク1の一端部に当接する把持受け部4が
設けられ、第2ハンド3bの前記把持受け部4と対向す
る部位には保持装置5が設けられている。第1ハンド3
aには第1電線11aにより第1検出装置9aの検出部
19aの一端側が接続されており、同検出部19aの他
端側は検出電源10の正電圧端子に接続されている。ま
た、第2ハンド3bには第2電線11bにより第2検出
装置9bの検出部19bの一端側が接続されており、同
検出部19bの他端側は検出電源10の正電圧端子に接
続されている。さらに、第1検出装置9a及び第2検出
装置9bの出力部からは、それぞれ信号線13a,13
bを介して第1接触信号及び第2接触信号を制御装置8
に出力するようになっている。ワーク架台2は、アース
線12により検出電源10の負電圧端子に接続されてい
る。制御装置8は、ロボット本体及び保持装置5にそれ
ぞれ信号線14,15を介してロボットアーム7等の移
動指令信号及び把握指令信号を出力するようになってい
る。
【0016】ここで、上記の構成における第1検出装置
9a及び第2検出装置9bの作動を説明する。第1ハン
ド3aがワーク架台2上のワーク1又はワーク架台2に
接触すると、検出電源10、第1検出装置9aの検出部
19a、第1電線11a、第1ハンド3a、ワーク1、
ワーク架台2及びアース線12を経由して閉回路が形成
され、検出部19aが通電を検出して出力部より第1接
触信号を制御装置8に出力する。また、同様にして、第
2ハンド3bがワーク架台2上のワーク1又はワーク架
台2に接触すると、検出電源10、第2検出装置9bの
検出部19b、第2電線11b、第2ハンド3b、ワー
ク1、ワーク架台2及びアース線12を経由して閉回路
が形成され、検出部19bが通電を検出して出力部より
第2接触信号を制御装置8に出力する。さらに、第1ハ
ンド3a及び第2ハンド3bが同時にワーク架台2に、
又はワーク1を介してワーク架台2に接触すると、第1
接触信号及び第2接触信号が同時に制御装置8に出力さ
れる。これにより、制御装置8は第1ハンド3aと第2
ハンド3bとによりワーク1を把持した、あるいは把持
したワーク1がワーク架台2に接触したと判断してい
る。また、図示していないが、制御装置8はロボット本
体のロボットアーム7等の各アームの位置検出器から位
置信号を入力しており、把握装置3の位置を常時演算可
能となっている。
【0017】次に、搬送ロボットのワーク1の把持行程
及び載置行程における位置制御方法について、図2〜図
5を参照して説明する。制御装置8は、予め、ワーク1
を把持するためのワーク架台2上方の把握装置3の位置
P1、把持したワーク1を運搬してワーク架台2a上の
載置すべき位置P3を教示され、記憶しているものとす
る。
【0018】図2は、ワーク把持行程において、ワーク
架台2上に載置されたワーク1の位置が所定位置からず
れており、下降してきた把握装置3がワーク1を把持す
べき位置P1(細い破線で示す位置)に到達する手前
で、ワーク1が第1アーム3aの把持受け部4に接触し
た場合を示している。
【0019】以下に、本発明に係るワーク把持行程の位
置制御方法について、図3に示すフローチャート例に基
づいて説明する。まずステップ21で、制御装置8は位
置補正作動の回数iを初期設定(ここでは、i=0)す
る。次にステップ22で、制御装置8はロボット本体に
ロボットアーム7等の移動指令信号を出力し、把握装置
3をワーク把持手前のワーク当接可能な位置P1に向け
て図2の矢印d方向に移動開始する。この後、ステップ
23で、制御装置8は第1検出装置9aからの第1接触
信号及び第2検出装置9bからの第2接触信号に基づい
て、把持装置3がワーク1に接触したか否かをチェック
する。接触していない場合には、続いてステップ24
で、制御装置8は予め教示された目標位置P1に到達し
たか否かを判定し、目標位置P1に到達していないとき
は、ステップ22に戻って以上の処理を繰り返す。
【0020】ステップ24で、目標位置P1に到達した
ら、ステップ25でワーク当接目標位置P2(ただし、
後述のステップ35において微小距離Δεが加算されて
いるときはこの加算距離を考慮した位置)へ向けて図7
の矢印h1方向に所定距離移動する指令を出力する。次
にステップ26でこの移動中に第1ハンド3a側が接触
したか否かをチェックし、接触したときはステップ27
で前記矢印h1方向への移動指令出力を停止して移動完
了し、ステップ28で保持装置5に把持指令信号を出力
して保持装置5を伸長し(ハンドを閉じ)、これにより
ワーク1を把持して把持行程を終了する。前記ステップ
26で接触しないときは、ステップ29で目標位置P2
に到達したかをチェックし、目標位置P2に到達してい
るとき、制御装置8はワークずれの異常と判断してステ
ップ36でロボットを緊急停止させる。この緊急停止中
に、オペレータは所定の処置を講ずる。
【0021】前記ステップ23で、接触した場合には、
把握装置3が目標位置P1に到達する手前でワーク1に
接触したと判断し、ステップ30で制御装置8は各ロボ
ットアームの移動指令出力を停止してワークへの接近動
作を一時停止する。次に、ステップ31で位置補正作動
の回数iを1だけ増加し、さらにステップ32で、制御
装置8は、位置補正作動回数iが予め定められた回数N
に達したか否かを判定する。位置補正作動回数iが回数
N未満のときには、ステップ33において、制御装置8
は第1ハンド3a側が接触したのか、又は第2ハンド3
b側が接触したのかを判断し、接触側を記憶する。と同
時に、図2に示すようにロボットアーム7を所定微小距
離Δhだけ上昇して把握装置3をワーク1から離す。こ
の後、ステップ34で、前記記憶している接触したハン
ドの方向へロボットアーム7を移動させる移動指令信号
を出力する。例えば図2に示す例では第1ハンド3a側
が接触したので、制御装置8はロボットアーム7に移動
指令信号を出力し、同図の左向き矢印に示すように第1
ハンド3aの方向に所定微小距離Δεだけ移動させる。
と共に、ステップ35で、前記目標位置P1に前記微小
距離Δεを加算した位置を新しい目標位置P1として記
憶する。次に、ステップ22に戻り、ステップ23で把
持装置3がワーク1に接触せずに、かつS24で前記微
小距離Δεを加算した新しい目標位置P1に到達するま
で、上記動作を繰り返す。また前記ステップ32で、位
置補正作動回数iが回数Nに達したときは、制御装置8
はワーク1のずれが異常と判断し、ステップ36でロボ
ットを緊急停止させる。この緊急停止中に、オペレータ
は所定の処置を講ずる。
【0022】なお、本フローチャート例ではワーク1が
第1ハンド3aに接触した場合を説明しているが、ワー
ク1が第2ハンド3bに接触した場合には、ロボットア
ーム7を第2ハンド3bの方向に所定微小距離Δεだけ
移動して位置補正を行う。
【0023】次に、ワーク1をワーク架台2a上に載置
する行程において、図4に示すようにワーク1の把持姿
勢が傾いた場合の位置制御方法について説明する。制御
装置8は、ワーク1が傾いた状態でワーク1を介してワ
ーク架台2に接触したときの把握装置3の位置と、予め
教示された把持解除すべき目標位置との距離(高さ方向
ずれ量)Sの許容値を予め設定され、記憶しており、こ
の距離Sが前記許容値以内のときには保持装置5を縮小
してワーク1をワーク架台2上に載置するようにしてい
る。このずれ量の許容値は、その高さ位置で保持装置5
を強制的に開いてワーク1をワーク架台2上に載置して
も、ワークや把握装置3に損傷が無くて実用上差し支え
ない範囲に設定されている。
【0024】以下に、本発明に係るワーク載置行程の位
置制御方法について、図5に示すフローチャート例に基
づいて説明する。ステップ41で、制御装置8は把握装
置3によりワーク1を把持した状態でロボット本体に移
動指令信号を出力し、ロボットアーム7をワーク架台2
上方の所定目標位置P3に向けて所定速度で下降させ
る。次にステップ42で、第1検出装置9aからの第1
接触信号及び第2検出装置9bからの第2接触信号に基
づいて、把持したワーク1がワーク架台2に接触したか
否かをチェックする。接触していない場合にはステップ
41に戻り、接触するまで以上の処理を繰り返す。接触
した場合には、ステップ43で、制御装置8は教示され
た目標位置にロボットアーム7が到達したか否かを判定
し、目標位置に到達したときにはステップ44におい
て、制御装置8は保持装置5に把持解除指令を出力して
ハンドを開き、ワーク1をワーク架台2上に載置し、本
載置行程を終了する。
【0025】前記ステップ43で、ロボットアーム7が
目標位置に到達していないときは、ワーク1はワーク架
台2に接触したにもかかわらず、把握装置3は目標位置
に到達していないので、ステップ46で制御装置8は各
ロボットアームの移動指令出力を停止してワーク架台2
への接近動作を一時停止する。次にステップ47で、制
御装置8は、ワーク1とワーク架台2との接触位置(現
在の停止位置)を各ロボットアームの位置信号に基づい
て求め、この接触位置(現在の停止位置)と教示された
目標位置との図4に示すようなZ方向の距離S(高さ方
向ずれ量)を演算し、この距離Sが許容値以内か否かを
判定する。距離Sが許容値以内のときには、前記ステッ
プ44にて制御装置8は保持装置5を開いてワーク1を
ワーク架台2上に載置し、本載置行程を終了する。距離
Sが許容値を越えているときは、制御装置8はワーク1
のずれは異常と判断し、ステップ48でロボットを緊急
停止させる。この緊急停止中に、オペレータは所定の処
置を講ずる。
【0026】以上説明した搬送ロボットの位置制御方法
によると、把握装置3の互いに対向して開閉自在に設け
た左右のハンドのうち、第1ハンド3aとワーク1又は
ワーク架台2との接触を第1検出装置9aにより検出
し、第2ハンド3bとワーク1又はワーク架台2との接
触を第2検出装置9bにより検出するようにしている。
そして、ワーク把持行程のワーク1への接近動作におい
て、把握装置3が目標位置に到達する前にワーク1に接
触した場合には、前記接近動作を一時停止させた後に、
接触した方の第1ハンド3a又は第2ハンド3bの方向
に把握装置3の位置を補正し、補正した位置から前記接
近動作を続行してワーク1を把持するようにしている。
このため、ワーク1の実際の載置位置が所定位置より多
少ずれていても、ロボットによる把持行程を中断させる
ことなく把持することができる。したがって、把持異常
に起因するロボット異常停止の発生頻度を低減でき、搬
送ロボットの稼働率及び製造ラインの作業効率を向上す
ることができる。また、目標位置に到達する前に把握装
置3がワーク1に接触した場合には、異常と判断して接
近作動を一時停止させるので、ロボットやワークの損傷
を未然に防止できる。
【0027】また、ワーク載置行程においては、把握装
置3で把持したワーク1とワーク架台2との接触を第1
及び第2検出装置9a,9bによって検出したらロボッ
トアーム7のワーク架台2への接近動作を一時停止し、
接触したときの把握装置3の位置が所定の載置すべき目
標位置よりも手前の場合、接触位置(現在の停止位置)
と目標位置との高さ方向距離Sが許容値以内であれば、
停止位置を前記載置すべき目標位置として補正し、停止
位置で把握装置3による把持を解除するようにした。こ
のため、把持したワークの姿勢が多少ずれて傾斜し、載
置位置の手前でワーク1とワーク架台2とが接触して
も、ロボットによる載置行程は中断することなく続行さ
れる。したがって、ロボットの載置行程異常による異常
停止の発生頻度を低減でき、搬送ロボットの稼働率及び
製造ラインの作業効率の向上を図ることができる。さら
に、載置位置の手前でワーク1とワーク架台2とが接触
したとき、ロボットの一時停止した位置と目標位置との
距離が許容値以内のときのみ把持解除させるので、ワー
クやロボットに無理な外力が加わる可能性がなく、損傷
を未然に防止できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る位置制御方法が適用される搬送ロ
ボットの構成図である。
【図2】本発明に係るワーク把持行程における位置制御
方法の説明図である。
【図3】本発明に係るワーク把持行程の位置制御のフロ
ーチャート例である。
【図4】本発明に係るワーク載置行程における位置制御
方法の説明図である。
【図5】本発明に係るワーク載置行程の位置制御のフロ
ーチャート例である。
【図6】搬送ロボットのワーク把持行程の第1行程図で
ある。
【図7】搬送ロボットのワーク把持行程の第2行程図で
ある。
【図8】搬送ロボットのワーク把持行程の第3行程図で
ある。
【図9】搬送ロボットのワーク把持行程の第4行程図で
ある。
【図10】搬送ロボットのワーク載置行程の第1行程図
である。
【図11】搬送ロボットのワーク載置行程の第2行程図
である。
【図12】搬送ロボットのワーク載置行程の第3行程図
である。
【図13】搬送ロボットのワーク載置行程の第4行程図
である。
【図14】従来の搬送ロボットの把持検出装置の第1例
の構成図である。
【図15】従来の搬送ロボットの把持検出装置の第2例
の構成図である。
【符号の説明】
1:ワーク、2:ワーク架台、3:把握装置、3a:第
1ハンド、3b:第2ハンド、4:把持受け部、5:保
持装置、6:絶縁部材、7:ロボットアーム、8:制御
装置、9a:第1検出装置、9b:第2検出装置、1
0:検出電源、11a:第1電線、11b:第2電線、
12:アース線、13a,13b,14,15:信号
線。

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 少なくとも表面が導電性を有するワーク
    架台(2) の上面の所定位置に載置された、導電性を有す
    るワーク(1) を把持し、搬送し、ワーク架台(2a)上の所
    定場所に載置する搬送ロボットの位置制御方法におい
    て、 接触式センサを有する開閉自在の第1ハンド(3a)及び第
    2ハンド(3b)をワーク(1) に対して所定の一方向から接
    近させて把持しようとするときに、予め教示された位置
    (P1)よりも手前で第1ハンド(3a)又は第2ハンド(3b)が
    ワーク(1) に接触したことを検出したときは接近動作を
    一時停止し、接触した方の第1ハンド(3a)又は第2ハン
    ド(3b)の方向に、第1ハンド(3a)及び第2ハンド(3b)を
    移動して位置補正した後、前記接近動作を続行するよう
    にしたことを特徴とする搬送ロボットの位置制御方法。
  2. 【請求項2】 少なくとも表面が導電性を有するワーク
    架台(2) の上面の所定位置に載置された、導電性を有す
    るワーク(1) を把持し、搬送し、ワーク架台(2a)上の所
    定場所に載置する搬送ロボットの位置制御方法におい
    て、 接触式センサを有する開閉自在の第1ハンド(3a)と第2
    ハンド(3b)とによりワーク(1) を把持した状態で、上方
    からワーク架台(2) に向けて下降してワーク(1) を載置
    しようとするときに、予め教示された位置(P2,p3) より
    も手前でワーク(1) がワーク架台(2) に接触したことを
    検出したときは下降動作を一時停止し、停止位置と前記
    教示位置(P2,p3) との座標を比較し、両者間の距離が所
    定許容値以内のときは停止位置を把持解除位置として補
    正して把持解除動作を行うようにしたことを特徴とする
    搬送ロボットの位置制御方法。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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