JP2707959B2 - 搬送ロボットシステム - Google Patents

搬送ロボットシステム

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JP2707959B2
JP2707959B2 JP5310453A JP31045393A JP2707959B2 JP 2707959 B2 JP2707959 B2 JP 2707959B2 JP 5310453 A JP5310453 A JP 5310453A JP 31045393 A JP31045393 A JP 31045393A JP 2707959 B2 JP2707959 B2 JP 2707959B2
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robot
robot hand
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hand
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拓也 山田
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Mitsubishi Electric Corp
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は、ワークを穴に挿入す
る作業において挿入時にのみ高軌跡精度の要求される作
業に使用される搬送ロボットシステムに関するものであ
る。
【0002】
【従来の技術】図4は、例えば計測自動制御学会発行の
「ロボットの制御」に示された従来の搬送ロボット装置
である。図において1はコンプライアンス制御のできる
ロボットアーム、2はロボットアームの先端に取り付け
られたロボットハンド、5はワーク、6は入口の面取さ
れたワーク5を挿入する穴である。
【0003】従来の搬送ロボット装置は上記のように構
成され、例えば穴6の上方にロボットアーム1によって
ワーク5を移動させた後、ロボットアーム1を下方に移
動させると、ワーク5が目標の軌道からずれて、穴6の
入口の面取りされた面にあたる。さらにロボットアーム
1を下方に移動させると、コンプライアンス制御された
ロボットアーム1は穴6の面取り面からワーク5が受け
る力によってロボットアーム1先端の位置が修正され、
ワーク5は穴6に挿入される。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】従来の搬送ロボット装
置は以上のように構成されていたので、以下のことが問
題となる。ワーク5がワーク5を穴6に正確に挿入する
ための目標軌道から若干ずれた場合であってもロボット
アーム関節軸のコンプライアンス制御により穴6に挿入
されるためには、ワーク5及び穴6の形状及び材質は制
約を受ける。 一方、ワーク5を穴6に正確に障害なく鉛
直方向に挿入するためには、ワーク5を支持するための
力をロボットアームの各関節軸にかかるトルクに適切に
変換する必要があるので、ロボットを動作させる制御ア
ルゴリズムが複雑になってコスト的にも高くなる。
【0005】この発明は係る問題点を解決するためにな
されたもので、ワーク及び穴の形状及び材質が制約を受
けることなく、また簡単な制御アルゴリズムでロボット
ハンドを予め定められた位置に移動させることのできる
搬送ロボットシステムを得ることを目的とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】この発明に係わる搬送ロ
ボットシステムは、ロボットハンドを予め定められた経
路を経て予め定められた位置に案内するための案内面が
設けられたガイド手段と、ロボットハンドに設けられて
案内面と係合する手段であってロボットハンドが案内面
に向かう移動に伴って案内面を押しつけることにより案
内される方向と直角な方向へのロボットハンドの移動を
制限し案内面上を移動する手段とを備えたものである。
【0007】また、ロボットアームの動作制御は、ロボ
ットアームの各関節軸ごとのコンプライアンス制御によ
り行うようにしたものである。
【0008】また、ロボットハンドは、ロボットハンド
に外力が加えられずに変位していない位置から外力が加
えられて変位した位置までの変位量に応じた元の位置に
戻る力を発生する弾性機能を有する手段を介してロボッ
トアームに支持したものである。
【0009】
【作用】この発明における搬送ロボットシステムでは、
ロボット装置によってロボットアーム先端に取り付けら
れたロボットハンドに取り付けられガイド手段に係合す
る手段たるガイドフックを固定設置されたガイド手段た
るガイドレールに押しつけた状態でロボットアームを動
作させると、ガイドフックはガイドレールに沿って移動
し、ガイドフックを取り付けたロボットハンドは目標の
位置と向きに調整され、ロボットハンドに把持されたワ
ークを穴に挿入することができる。
【0010】また、ロボットアームを各軸ごとにコンプ
ライアンス制御すると、各軸にトルクを発生させ、この
合成力としてガイドフックをガイドレールに押しつける
力を得ることができる。
【0011】もしくは、ロボットハンドはロボットアー
ムに対して弾性機能を有する手段たるバネ等により支持
されており、ロボットハンドに対するワークの位置がワ
ーク把持部に外力が加わっていないときの位置から変化
したとき元の位置に戻る力によって、ロボットアーム先
端が目標位置からずれても、ワーク把持部は目標位置に
移動でき、ワーク把持部に取り付けられたガイドフック
をガイドレールに押しつける力を得ることができる。
【0012】
【実施例】
実施例1.以下、この発明の一実施例を図について説明
する。図1において、1は各軸ごとにコンプライアンス
制御された例えば6軸のロボットアーム、2はこのロボ
ットアーム先端に取り付けられたロボットハンド、3は
ロボットハンド3に取り付けられ、必要に応じてガイド
レールに係合する手段たるガイドフック、5はワーク、
6はこのワークを挿入する穴、4は固定設置されたガイ
ド手段たるガイドレールである。ロボットハンド2がワ
ーク挿入時のロボットアーム1の目標軌道を移動すると
き、そのロボットハンド2に取り付けられたガイドフッ
ク3にガイドレール4のY方向の中央が接するようにガ
イドレールを固定設置する。
【0013】上記のように構成された搬送ロボットシス
テムにおいて、ロボットアーム1の先端をワーク5が穴
の真上に来る位置より−X方向の位置から+X方向に向
けて移動させると、ガイドフック3はガイドレール4の
Y方向の中央からずれた位置でガイドレール4にあた
る。このときのロボットアーム1先端の位置よりも更に
+X方向にロボットアーム1の先端が来るようにロボッ
トアーム1の各軸に指令を与えると、各軸ごとにコンプ
ライアンス制御されたロボットアーム1は各軸に次式で
求められるトルクを発生する。 Ti*=fi(θi*−θi) i=1、2、・・・ fi():トルク関数 Ti* :i軸の指令トルク θi* :i軸の指令位置 θi :i軸の現在位置 fi()を適当に選ぶことで、ロボットアーム1の先端
にかかる力のX方向の成分を正の一定以上の値にするこ
とができ、ロボットアーム1はガイドフック3を+X方
向に押し、ガイドフック3はガイドレール4の案内面に
沿ってY方向の中央に案内される。例えば3本のガイド
フック3がガイドレール4のY方向の中央に案内され押
しつけられたとき、ロボットハンド2は目標の位置と向
きにあり、ロボットアーム1の先端の指令位置を−Z方
向に移動させると、ロボットアーム1はガイドフック3
をガイドレール4に押しつけた状態のままロボットハン
ド2をガイドレール4に沿って−Z方向に移動し、ロボ
ットハンド2に把持されたワーク5は目標の軌道を移動
し、穴6に挿入される。この実施例ではガイドレールを
2本とし、ガイドフックは3本としたが制御精度等の条
件により構成数を変更することは可能である。また、穴
6の位置を−Z方向すなわちロボットシステムの下方向
を例としたが方向は下方向に限定されるものではない。
以上により、ワークと穴を接触させずに挿入することが
できるのでワークと穴の形状、材質に制約が無くなりガ
イドを案内する制御機構も簡単になる。従って、上記実
施例1によれば、ワーク及び穴の形状及び材質が制約を
受ける ことなく、また簡単な制御アルゴリズムでロボッ
トハンドを予め定められた位置に移動させることのでき
る搬送ロボットシステムを得ることができる。
【0014】実施例2.以下、この発明の他の実施例を
図について説明する。図2において、1はロボットアー
ム、2はロボットハンド、21はロボットハンドのロボ
ットアームへの取付部、22はロボットハンドのワーク
把持部、3はロボットハンドの把持部に取り付けられた
ガイドフック、5はワーク、6はこのワークを挿入する
穴、4は固定設置されたガイドレールである。図3にお
いて、21はロボットハンド2のロボットアーム1への
取付部、22はロボットハンド2のワーク把持部、23
は4本のバネ、3はロボットハンド2の把持部22に取
り付けられたガイドフック、ロボットハンドの把持部2
2がワーク挿入時のロボットハンドの把持部22の目標
軌道を移動するとき、そのロボットハンドの把持部22
に取り付けられたガイドフック3にガイドレール4のY
方向の中央が接するようにガイドレールを固定設置す
る。
【0015】上記のように構成された搬送ロボットシス
テムにおいて、ロボットアーム1の先端をワーク5が穴
の真上に来る位置より−X方向の位置から+X方向に向
けて移動させると、ガイドフック3はガイドレール4の
Y方向の中央からずれた位置にあたる。このときのロボ
ットアーム1先端の位置よりも更に+X方向にロボット
アーム1の先端が来るようにロボットアーム1の各軸に
指令を与えれば、ロボットアーム1の先端はさらに+X
方向へ移動し、ガイドフック2はガイドレール4を押
し、固定されたガイドレール4はガイドフック2を押し
返す。この力によって4本のバネ23が伸縮し、ロボッ
トハンドの取付部21に対するワーク把持部22の位置
と向きがワーク把持部22に外力が加わっていないとき
の位置と向きから変位し、バネ23の伸縮によって元の
位置に戻る力が発生し、ロボットハンドのワーク把持部
22に取り付けられたガイドフック3は+X方向に押さ
れ、ガイドフック3はガイドレール4の案内面に沿って
Y方向の中央に案内される。3本のガイドフック3がガ
イドレール4のY方向の中央に案内され押しつけられた
とき、ロボットハンドのワーク把持部22は目標の位置
と向きにあり、ロボットアーム1の先端の指令位置を−
Z方向に移動させると、ロボットアーム1はガイドフッ
ク3をガイドレール4に押しつけた状態のままロボット
ハンドのワーク把持部22をガイドレール4に沿って−
Z方向に移動させ、ロボットハンドのワーク把持部22
に把持されたワーク5は目標の軌道を移動し、穴6に挿
入される。以上のように、ロボットアーム1の各軸ごと
のコンプライアンス制御はより簡単な制御が可能になる
と同時にガイドレール4に対するガイドフック2の押し
付けがよりスムーズに行うことができる。
【0016】従って、上記実施例2によれば、ワーク及
び穴の形状及び材質が制約を受けることなく、また簡単
な制御アルゴリズムでロボットハンドを予め定められた
位置に移動させることのできる搬送ロボットシステムを
得ることができる。ところで、上記説明では実施例1実
施例2共に、ワークを穴に挿入する場合について述べた
が、その他にも台の所定の位置に正確にワークを置く場
合にも利用できる。
【0017】
【発明の効果】この発明によれば、ロボットハンドを予
め定められた経路を経て予め定められた位置に案内する
ための案内面が設けられたガイド手段と、ロボットハン
ドに設けられて案内面と係合する手段であってロボット
ハンドが案内面に向かう移動に伴って案内面を押しつけ
ることにより案内される方向と直角な方向へのロボット
ハンドの移動を制限し案内面上を移動する手段とを備え
たので、ワーク及び穴の形状及び材質が制約を受けるこ
となく、また簡単な制御アルゴリズムでロボットハンド
を予め定められた位置に移動させることのできる搬送ロ
ボットシステムを得ることができる。
【0018】また、ロボットアームの動作制御は、ロボ
ットアームの各関節軸ごとのコンプライアンス制御によ
り行うようにしたので、ワーク及び穴の形状及び材質が
制約を受けることなく、また簡単な制御アルゴリズムで
ロボットハンドを予め定められた位置に移動させること
のできる搬送ロボットシステムを得ることができる。
【0019】また、ロボットハンドは、ロボットハンド
に外力が加えられずに変位していない位置から外力が加
えられて変位した位置までの変位量に応じた元の位置に
戻る力を発生する弾性機能を有する手段を介してロボッ
トアームに支持したので、ワーク及び穴の形状及び材質
が制約を受けることなく、また簡単な制御アルゴリズム
でロボットハンドを予め定められた位置に移動させるこ
とのできる搬送ロボットシステムを得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明の一実施例による搬送ロボットシステ
ムを示す側面図である。
【図2】この発明の他の実施例による搬送ロボットシス
テムを示す側面図である。
【図3】この発明の他の実施例のロボットハンドを示す
側面図である。
【図4】従来の搬送ロボットシステムを示す側面図であ
る。
【符号の説明】
1 ロボットアーム 2 ロボットハンド 21 ロボットハンドのロボットアームへの取付部 22 ロボットハンドのワーク把持部 23 バネ 3 ガイドフック 4 ガイドレール 5 ワーク 6 ワークを挿入する穴

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 ロボットアームと、このロボットアーム
    に取りつけられてワークを把持し、所定の位置にワーク
    をセットするロボットハンドを有する搬送ロボットシス
    テムにおいて、前記ロボットハンドを予め定められた経
    路を経て予め定められた位置に案内するための案内面が
    設けられたガイド手段と、前記ロボットハンドに設けら
    れて前記案内面と係合する手段であって前記ロボットハ
    ンドが前記案内面に向かう移動に伴って前記案内面を押
    しつけることにより案内される方向と直角な方向への前
    記ロボットハンドの移動を制限し前記案内面上を移動す
    る手段とを備えたことを特徴とする搬送ロボットシステ
    ム。
  2. 【請求項2】 ロボットアームの動作制御は、前記ロボ
    ットアームの各関節軸ごとのコンプライアンス制御によ
    り行うことを特徴とする請求項1に記載の搬送ロボット
    システム。
  3. 【請求項3】 ロボットハンドは、前記ロボットハンド
    に外力が加えられずに変位していない位置から外力が加
    えられて変位した位置までの変位量に応じた元の位置に
    戻る力を発生する弾性機能を有する手段を介してロボッ
    トアームに支持されたことを特徴とする請求項1に記載
    の搬送ロボットシステム。
JP5310453A 1993-12-10 1993-12-10 搬送ロボットシステム Expired - Lifetime JP2707959B2 (ja)

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JPH07164367A JPH07164367A (ja) 1995-06-27
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JPH10235590A (ja) * 1996-12-25 1998-09-08 Araco Corp ワークの把持装置

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH01199786A (ja) * 1988-01-29 1989-08-11 Mitsubishi Electric Corp ハンドリング装置
JP3065684U (ja) * 1999-06-14 2000-02-08 東樹央 北村 スライドオ―プン式携帯電話及びphs(登録商標)用ハ―ドケ―ス

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