JP3505221B2 - Manipulator position control device - Google Patents

Manipulator position control device

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JP3505221B2 JP19142994A JP19142994A JP3505221B2 JP 3505221 B2 JP3505221 B2 JP 3505221B2 JP 19142994 A JP19142994 A JP 19142994A JP 19142994 A JP19142994 A JP 19142994A JP 3505221 B2 JP3505221 B2 JP 3505221B2
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Description

【発明の詳細な説明】 【0001】 【産業上の利用分野】本発明はマニプレータ位置規制装
置に関し、特に高さが一定していないワークをマニプレ
ータのハンドによりつかんで搬送する場合に適用して有
用なものである。 【0002】 【従来の技術】産業用マニプレータの動作範囲を規制す
る手段、即ち位置規制手段には、一般産業用ロボットと
同様に、 機械的な構造によってマニプレータの各関接ごとの
回動角度を制限するメカストッパ、 マニプレータの各関接に角度センサを備え、これら
の角度センサの検出信号と初期設定角度とを比較するこ
とにより前記各関接の回動角度を規制するソフトリミッ
ト、 予め作業空間をマニプレータに教示して作業空間
(又は作業平面のみ)を規制する方式、所謂、ティーチ
ングプレイバック方式又は数値制御方式、 下限高さ一定機構等、機械的に模疑の作業空間を作
ってマニプレータの位置規制を行う方法、がある。 【0003】 【発明が解決しようとする課題】しかしながら上記従来
技術に係るマニプレータの位置規制手段は、何れも予め
作業空間が把握できること、即ちコンベアや壁面或るい
は柵等の位置が一定していることを前提としている。例
えば上記の方式では、予めわかっている作業空間(コ
ンベア、壁面、柵等)に対してその空間の規制平面を数
値的に設定し、この規制平面に基づいてマニプレータの
各関接の動作を規制することにより、コンベアや壁面等
とマニプレータの各部との干渉(接触)を防止してい
る。 【0004】このため高さが一定していないワークがコ
ンベアによって搬送される場合や、外部の移動コンベア
がある場合等には、予め設定した規制平面内に障害物
(ワークや移動コンベア等)が入り込むことになり、マ
ニプレータの各部(特にマニプレータの先端に備えたハ
ンド部)と前記障害物とが干渉する虞がある。 【0005】従って本発明は上記従来技術に鑑み、作業
空間内に任意に変化する障害物がある場合にも、マニプ
レータの各部と前記障害物との干渉を確実に防止するこ
とができる、即ち、高さが一定していないワークがコン
ベアによって搬送される場合には、このワークとハンド
の駆動部との干渉を防止することができるマニプレータ
位置規制装置を提供することを目的とする。 【0006】 【課題を解決するための手段】上記目的を達成する本発
明の構成は、高さが一定していないワークをハンドによ
りつかんで搬送するマニプレータの位置規制装置であっ
て、マニプレータの先端に備えたハンドの駆動部がワー
クに接近したときにこのワークに接触し、且つ、前記ハ
ンドの中間部に位置するように前記駆動部に設けた接触
子と、前記駆動部に設けられ、前記接触子を前記駆動部
から離れる方向に付勢する付勢手段と、前記接触子が前
記ワークに接触し、このときの反力により前記付勢手段
の付勢力に抗して前記駆動部の方向に移動したとき、こ
の接触子の移動を検知するよう前記駆動部に設けた検知
手段と、この検知手段の検知信号に基づいて前記駆動部
の前記ワーク方向への移動を規制する規制平面を演算
し、この規制平面を表わすデータを前記マニプレータの
駆動制御部へ送出する規制平面演算部とを有し、前記接
触子及び前記検手段の取付位置を調節することによ
り、前記検手段の検知信号に基づいて前記規制平面演
算部で演算される規制平面によって規制されるハンドの
位置が、前記ワークをつかむのに最適な位置となるよう
にしたことを特徴とする。 【0007】 【0008】 【作用】上記構成の本発明によれば、ハンド駆動部がワ
ークに接近すると、このワークに接触子が接触する。こ
のため接触子がハンド駆動部の方向へ移動し、この接触
子の移動を検知手段が検知する。その結果このときの検
知信号に基づき規制平面が設定され、この規制平面を越
えてハンド駆動部がワーク方向へ更に移動するのを規制
する。かくしてハンド駆動部とワークとの干渉が防止さ
れる。また、規制平面によって規制されたハンドの位置
がワークをつかむのに最適な位置となるため、ハンドの
位置決めを短時間で且つ正確に行うことができ、ワーク
のつかみ不良がなくなる。 【0009】 【0010】 【実施例】以下本発明の実施例を図面に基づき詳細に説
明する。 【0011】図1は本発明の実施例に係るマニプレータ
位置規制装置を示す構成図、図2(a)は図1に示すハ
ンド部を拡大して示す構成図、図2(b)は図2(a)
のX−X線矢視断面図、図3は背の高さが異なる各種の
ワークを図1に示すバンドによってつかむ際の状態を示
す説明図である。これらの図において、1はマニプレー
タ本体、2はアーム、3はハンド、4a,4b,4c,
4dはワーク、5はハンド駆動部、6は接触子、7はリ
ミットスイッチ、8はピン、9は圧縮バネ、10は連結
部材、11は支持部材、12は案内部材、12aは穴、
13はコンベア、21は規制平面演算部、22は記憶
部、23は駆動制御部である。 【0012】図1に示すように、マニプレータ本体1
は、そのアーム2の先端部にハンド駆動部5を備え、こ
のハンド駆動部5の図中下端部にハンド3を備えてい
る。従ってアーム2の各関接を回動してハンド3の位置
制御を行うと共に、ハンド駆動部5によってハンド3の
開閉動作等を行う。 【0013】接触子6は、図2(a)に示すように連結
部材10の先端部(図中下端部)に固定され、両ハンド
3の中間部に占位している。また接触子6は、図2
(b)に示すように、ハンド3との干渉を避けるべくハ
ンド3の狭部よりも僅かに広い間隔を有して各々占位し
ている。 【0014】連結部材10は、前述の如く先端部に接触
子6が固定されると共に、基端部が、ハンド駆動部5の
下端部に固定された筒状の案内部材12の内部に挿入さ
れている。また連結部材10の基端部には、案内部材1
2の内部に設けられた圧縮バネ9の先端部(図中下端
部)が結合されると共に、ピン8が固定されている。 【0015】従って接触子6及びピン8は連結部材10
と共に、圧縮バネ9によってハンド駆動部5から離れる
方向、即ちハンド3の先端方向に付勢されている。また
ピン7は、両端部が、案内部材12の外周部にその長手
方向に沿うよう所定の長さを有して形成された穴12a
から、案内部材12の外側に突出している。このため圧
縮バネ9の付勢力に抗するよう接触子6に図2中上向き
の力が作用し、この力によって圧縮バネ9が縮むと、ピ
ン8は、穴12aに案内されてハンド駆動部5の方向、
即ち図2中上方へと移動する。 【0016】リミットスイッチ7は、ハンド駆動部5の
下端部に基端部が固定された支持部材11の先端部(図
中下端部)に支持され、前述の如くピン8が上方に移動
して所定の位置に達したときにこのピン8を検知する
(スイッチが作動する)よう配設されている。 【0017】規制平面演算部21は、図1に示すよう
に、初期(ワークごとに固有の規制平面が設定される
前)には記憶部22から初期規制平面A0 (コンベア1
3の上面が占位する平面)を表わすデータを入力し、こ
れを駆動制御部23へ出力する一方、その後ハンド3が
下方に移動して接触子6がコンベア13上のワーク4a
の上端に接触し、このときのワーク4aの反力によって
接触子6と共にピン8が上方へ移動して、このピン8を
リミットスイッチ7が検知すると、この検知信号に基づ
いて演算し、このときのハンド3の先端が占位する平面
を新たな規制平面Aとして設定すると共にこの規制平面
Aを表わすデータを駆動制御部23へ出力する。 【0018】駆動制御部23は、アーム2の各関接の動
作を制御するが、その際規制平面演算部21から規制平
面のデータ、例えば規制平面Aのデータを入力すると、
その後この規制平面Aよりも下方にハンド3の先端が移
動することがないよう、前記各関接の動作を制御する。
なお規制平面Aは、その後ハンド3がワーク4aをつか
んで2点間搬送のために必要な最低限の高さである10
0mm以上に持ち上げた時点でOFFになる。 【0019】従って上記実施例に係るマニプレータ位置
規制装置によれば、図3に示すように、ワーク4aに対
しては規制平面Aが設定され、この規制平面Aによって
ハンド3の下方への移動が規制される。次にワーク4a
よりも背の低いワーク4bがコンベア13によって搬送
されてくると、このワーク4bの上端に接触子6が接触
してこの接触子6と共に上方に移動するピン8をリミッ
トスイッチ7が検出し、この検出信号に基づいて新たな
規制平面B(このときハンド3の先端が占位する平面)
が設定され、この規制平面Bによってハンド3の下方へ
の移動が規制される。同様にして、更に背の高さの異な
るワーク4c又は4dが搬送されてくると、各々のワー
ク4c,4dに応じた新たな規制平面C又はDが設定さ
れ、これらの規制平面C又はDによってハンド3の下方
への移動が規制される。 【0020】このためワーク4a〜4dのように背の高
さが異なっても、これらのワーク4a〜4dとバンド駆
動部5の下端部との干渉が確実に防止され、これらが損
傷する虞がなくなる。また接触子6、リミットスイッチ
7等の取付位置の調節や規制平面演算部21における演
算時の調節等によって、規制平面A〜Dを、これらの規
制平面A〜Dによって規制されたハンド3の位置が各ワ
ーク4a〜4dがつかむのに最適な位置となるよう設定
すれば、ハンド3の位置決めを短時間で且つ正確に行う
ことができ、ワーク4a〜4dのつかみ不良がなくな
る。 【0021】なお上記実施例では、ワーク等に接触する
頻度の高いハンド3のまわりに接触子6等を設ける場合
について示したが、勿論これに限定するものではなく、
マニプレータ本体1の任意の部分に接触子6等を設け
て、これらの部分と障害物等との干渉を防止するように
してもよい。 【0022】また上記実施例では、ピン8の移動、即ち
接触子6の移動を検知する検知手段としてリミットスイ
ッチ7を用いているが、勿論これに限定するものではな
くかかる移動を検知できるものであればよい。例えば近
接スイッチや光スイッチ等でもよい。 【0023】 【発明の効果】以上実施例と共に具体的に説明したよう
に本発明によれば、規制平面により、ハンド駆動部のワ
ーク方向への移動が規制されるため、ハンド駆動部とワ
ークとの干渉が確実に防止される。また、規制平面によ
って規制されたハンドの位置が前記ワークをつかむのに
最適な位置となるため、ハンドの位置決めを短時間で且
つ正確に行うことができ、ワークのつかみ不良がなくな
る。
Description: BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a manipulator position regulating device, and is particularly useful when a workpiece having an irregular height is gripped by a manipulator hand and transported. It is something. 2. Description of the Related Art Similar to a general industrial robot, a means for regulating the operating range of an industrial manipulator, that is, a position restricting means, is provided with a mechanical structure to control the rotation angle of each connection of the manipulator by a mechanical structure. An angle sensor is provided at each connection of the mechanical stopper and the manipulator to limit, and a soft limit for controlling a rotation angle of each connection by comparing a detection signal of these angle sensors with an initial set angle. A method of teaching the manipulator to regulate the work space (or work plane only), so-called teaching playback method or numerical control method, a lower limit height constant mechanism, etc. There is a way to regulate. [0003] However, the position control means of the manipulator according to the above-mentioned prior art can grasp the working space in advance, that is, the position of the conveyor, the wall surface or the fence is fixed. It is assumed that For example, in the above-mentioned method, a regulation plane of the work space (conveyor, wall, fence, etc.) that is known in advance is numerically set, and the operation of each connection of the manipulator is regulated based on the regulation plane. By doing so, interference (contact) between the conveyor, the wall surface, and the like and each part of the manipulator is prevented. For this reason, when a work having an irregular height is conveyed by a conveyor or when there is an external moving conveyor, obstacles (work, moving conveyor, etc.) may be located within a preset regulation plane. As a result, each part of the manipulator (particularly, a hand part provided at the tip of the manipulator) may interfere with the obstacle. Therefore, in view of the above-mentioned prior art, the present invention can reliably prevent interference between each part of the manipulator and the obstacle even when there is an obstacle that changes arbitrarily in the work space . Work with uneven height
When transported by a bear, this work and hand
It is an object of the present invention to provide a manipulator position restricting device capable of preventing interference with a drive unit . [0006] To achieve the above object, according to the present invention, a work having an irregular height is handled by a hand.
This is a position control device for the manipulator that grips and conveys.
A contact provided on the driving unit such that the driving unit of the hand provided at the tip of the manipulator comes into contact with the work when approaching the work, and is located at an intermediate portion of the hand; And a biasing means for biasing the contact in a direction away from the driving portion, and the contact comes into contact with the work, and the reaction force at this time opposes the biasing force of the biasing means. A detecting unit provided in the driving unit to detect the movement of the contact when moving in the direction of the driving unit; and restricting the movement of the driving unit in the work direction based on a detection signal of the detecting unit. regulations plane that calculates the data representing the regulating plane and a restricting plane calculating unit for sending to the drive control unit of the manipulator, by adjusting the mounting position of the contactor and the test known means, wherein detection of detection known means Position of the hand that is regulated by the regulating plane calculated by the regulating plane calculating unit based on the signal, characterized in that as an optimal position to grab the workpiece. According to the present invention having the above-mentioned structure , the hand driving unit is
When approaching the workpiece , the contact comes into contact with this work . For this reason, the contact moves in the direction of the hand drive unit , and the movement of the contact is detected by the detecting means. As a result, a regulation plane is set based on the detection signal at this time, and the movement of the hand drive unit further in the work direction beyond the regulation plane is regulated. Thus, interference between the hand drive unit and the work is prevented . Also, the position of the hand regulated by the regulation plane
Is the best position to grab the workpiece,
Positioning can be performed accurately in a short time,
No poor grip. An embodiment of the present invention will be described below in detail with reference to the drawings. FIG. 1 is a configuration diagram showing a manipulator position regulating device according to an embodiment of the present invention, FIG. 2 (a) is a configuration diagram showing an enlarged view of a hand portion shown in FIG. 1, and FIG. (A)
3 is an explanatory diagram showing a state in which various works having different heights are grasped by the band shown in FIG. 1. In these figures, 1 is a manipulator body, 2 is an arm, 3 is a hand, 4a, 4b, 4c,
4d is a work, 5 is a hand drive unit, 6 is a contact, 7 is a limit switch, 8 is a pin, 9 is a compression spring, 10 is a connection member, 11 is a support member, 12 is a guide member, 12a is a hole,
13 is a conveyor, 21 is a regulation plane calculation unit, 22 is a storage unit, and 23 is a drive control unit. As shown in FIG. 1, the manipulator body 1
Has a hand drive unit 5 at the tip end of the arm 2 and a hand 3 at the lower end of the hand drive unit 5 in the drawing. Accordingly, the position of the hand 3 is controlled by rotating each connection of the arm 2, and the opening / closing operation of the hand 3 is performed by the hand driving unit 5. The contact 6 is fixed to the distal end (lower end in the figure) of the connecting member 10 as shown in FIG. The contact 6 is shown in FIG.
As shown in (b), each of the hands 3 is occupied with a slightly wider interval than the narrow portion of the hand 3 in order to avoid interference with the hand 3. As described above, the contact member 6 is fixed to the distal end of the connecting member 10 and the base end is inserted into the cylindrical guide member 12 fixed to the lower end of the hand drive unit 5. ing. The guide member 1 is provided at the base end of the connecting member 10.
The distal end portion (lower end portion in the figure) of a compression spring 9 provided inside 2 is coupled, and the pin 8 is fixed. Therefore, the contact 6 and the pin 8 are connected to the connecting member 10.
At the same time, it is urged by the compression spring 9 in a direction away from the hand driving unit 5, that is, in a direction toward the tip of the hand 3. The pin 7 has a hole 12a formed at both ends thereof with a predetermined length on the outer peripheral portion of the guide member 12 along the longitudinal direction thereof.
From the outside of the guide member 12. 2 acts on the contact 6 against the urging force of the compression spring 9, and when the compression spring 9 is contracted by this force, the pin 8 is guided by the hole 12a and Direction,
That is, it moves upward in FIG. The limit switch 7 is supported by a distal end (lower end in the figure) of a support member 11 having a base end fixed to the lower end of the hand driving section 5, and the pin 8 moves upward as described above. It is arranged to detect this pin 8 when a predetermined position is reached (the switch is operated). As shown in FIG. 1, the regulating plane calculating unit 21 stores the initial regulating plane A 0 (conveyor 1) from the storage unit 22 initially (before a unique regulating plane is set for each work).
3), and outputs the data to the drive control unit 23. Thereafter, the hand 3 moves downward, and the contact 6 moves the work 4a on the conveyor 13.
When the pin 8 moves upward together with the contact 6 by the reaction force of the work 4a at this time, and the pin 8 is detected by the limit switch 7, calculation is performed based on the detection signal. The plane occupied by the tip of the hand 3 is set as a new regulation plane A, and data representing the regulation plane A is output to the drive control unit 23. The drive control unit 23 controls the operation of each connection of the arm 2. At this time, when the data of the control plane, for example, the data of the control plane A is input from the control plane calculation unit 21,
Thereafter, the operation of each of the above engagements is controlled so that the tip of the hand 3 does not move below the regulation plane A.
Note that the regulating plane A is the minimum height required for the hand 3 to grip the work 4a and transport it between two points.
Turns off when lifted above 0 mm. Therefore, according to the manipulator position regulating device according to the above embodiment, as shown in FIG. 3, a regulating plane A is set for the work 4a, and the hand 3 can be moved downward by the regulating plane A. Be regulated. Next, work 4a
When a work 4b shorter than the work 4b is conveyed by the conveyor 13, the contact 6 comes into contact with the upper end of the work 4b, and the limit switch 7 detects a pin 8 that moves upward together with the contact 6, and the limit switch 7 detects this. New regulation plane B based on the detection signal (plane occupied by the tip of hand 3 at this time)
Is set, and the downward movement of the hand 3 is regulated by the regulating plane B. Similarly, when workpieces 4c or 4d with different heights are further conveyed, new regulating planes C or D corresponding to the respective works 4c and 4d are set, and these regulating planes C or D are set. The downward movement of the hand 3 is restricted. For this reason, even if the heights of the works 4a to 4d are different from each other, the interference between the works 4a to 4d and the lower end of the band driving unit 5 is reliably prevented, and there is a possibility that these may be damaged. Disappears. In addition, the adjustment planes A to D are adjusted by adjusting the mounting positions of the contact 6 and the limit switch 7 and the like at the time of calculation in the adjustment plane calculation unit 21, and the position of the hand 3 regulated by these adjustment planes A to D. If the position is set so that each of the workpieces 4a to 4d is at an optimal position for gripping, the positioning of the hand 3 can be performed quickly and accurately, and the gripping failure of the workpieces 4a to 4d can be eliminated. In the above embodiment, the case where the contact 6 and the like are provided around the hand 3 which frequently contacts the work and the like has been described. However, the present invention is not limited to this.
A contact 6 or the like may be provided at an arbitrary portion of the manipulator main body 1 to prevent interference between these portions and an obstacle or the like. In the above-described embodiment, the limit switch 7 is used as a detecting means for detecting the movement of the pin 8, that is, the movement of the contact 6, but the present invention is not limited to this. I just need. For example, a proximity switch or an optical switch may be used. According to the present invention, as described above in detail together with the embodiment, the hand driving unit is controlled by the restricting plane.
Movement in the working direction is restricted, so the hand drive
Interference with over click is reliably prevented. Further, because the position of the hand that is regulated by the regulation plane such an optimal position to grab the workpiece, positioning of the hands can be done and accurately in a short time, gripping failure is eliminated the work.

【図面の簡単な説明】 【図1】本発明の実施例に係るマニプレータ位置規制装
置を示す構成図である。 【図2】(a)は図1に示すハンド部を拡大して示す構
成図、(b)は(a)のX−X線矢視断面図である。 【図3】背の高さが異なる各種のワークを図1に示すハ
ンドによってつかむ際の状態を示す説明図である。 【符号の説明】 1 マニプレータ本体 2 アーム 3 ハンド 4a〜4d ワーク 5 ハンド駆動部 6 接触子 7 リミットスイッチ 8 ピン 9 圧縮バネ 10 連結部材 11 支持部材 12 案内部材 12a 穴 13 コンベア 21 規制平面演算部 22 記憶部 23 駆動制御部
BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 is a configuration diagram showing a manipulator position regulating device according to an embodiment of the present invention. FIG. 2A is a configuration diagram showing an enlarged view of a hand unit shown in FIG. 1, and FIG. 2B is a cross-sectional view taken along line XX of FIG. 3 is an explanatory diagram showing a state in which various works having different heights are grasped by the hand shown in FIG. 1; [Description of Signs] 1 Manipulator main body 2 Arm 3 Hands 4a to 4d Work 5 Hand drive unit 6 Contact 7 Limit switch 8 Pin 9 Compression spring 10 Connecting member 11 Support member 12 Guide member 12a Hole 13 Conveyor 21 Regulation plane calculation unit 22 Storage unit 23 Drive control unit

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) B25J 9/10 B25J 13/08 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (58) Field surveyed (Int.Cl. 7 , DB name) B25J 9/10 B25J 13/08

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】 【請求項1】 高さが一定していないワークをハンドに
よりつかんで搬送するマニプレータの位置規制装置であ
って、 マニプレータの先端に備えたハンドの駆動部がワークに
接近したときにこのワークに接触し、且つ、前記ハンド
の中間部に位置するように前記駆動部に設けた接触子
と、 前記駆動部に設けられ、前記接触子を前記駆動部から離
れる方向に付勢する付勢手段と、 前記接触子が前記ワークに接触し、このときの反力によ
り前記付勢手段の付勢力に抗して前記駆動部の方向に移
動したとき、この接触子の移動を検知するよう前記駆動
部に設けた検知手段と、 この検知手段の検知信号に基づいて前記駆動部の前記ワ
ーク方向への移動を規制する規制平面を演算し、この規
制平面を表わすデータを前記マニプレータの駆動制御部
へ送出する規制平面演算部とを有し、 前記接触子及び前記検手段の取付位置を調節すること
により、前記検手段の検知信号に基づいて前記規制平
面演算部で演算される規制平面によって規制されるハン
ドの位置が、前記ワークをつかむのに最適な位置となる
ようにしたことを特徴とするマニプレータ位置規制装
置。
(57) [Claims] [Claim 1] A work with an irregular height is applied to a hand.
It is a position control device for manipulators that grab and transport
A contact portion provided on the driving portion so that the driving portion of the hand provided at the tip of the manipulator comes into contact with the workpiece when approaching the workpiece, and is located at an intermediate portion of the hand; A biasing means provided in the portion, for biasing the contact in a direction away from the driving portion; and the contact comes into contact with the work, and the reaction force at this time opposes the biasing force of the biasing means. Detecting means provided in the drive unit to detect the movement of the contact when moving in the direction of the drive unit, and moving the drive unit in the work direction based on a detection signal of the detection means. by calculating the regulatory plane for regulating the data representing the regulating plane and a restricting plane calculating unit for sending to the drive control unit of the manipulator to adjust the mounting position of the contactor and the test known means, It said analyzing intelligence means Wherein the position of the hand regulated by the regulation plane calculated by the regulation plane calculation unit based on the detection signal is the optimum position for grasping the work.
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