JPH071463B2 - ロボツト制御装置 - Google Patents
ロボツト制御装置Info
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- JPH071463B2 JPH071463B2 JP61153739A JP15373986A JPH071463B2 JP H071463 B2 JPH071463 B2 JP H071463B2 JP 61153739 A JP61153739 A JP 61153739A JP 15373986 A JP15373986 A JP 15373986A JP H071463 B2 JPH071463 B2 JP H071463B2
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- Japan
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- robot
- torque
- equation
- servomotor
- motion
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- G—PHYSICS
- G05—CONTROLLING; REGULATING
- G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
- G05B19/00—Programme-control systems
- G05B19/02—Programme-control systems electric
- G05B19/18—Numerical control [NC], i.e. automatically operating machines, in particular machine tools, e.g. in a manufacturing environment, so as to execute positioning, movement or co-ordinated operations by means of programme data in numerical form
- G05B19/19—Numerical control [NC], i.e. automatically operating machines, in particular machine tools, e.g. in a manufacturing environment, so as to execute positioning, movement or co-ordinated operations by means of programme data in numerical form characterised by positioning or contouring control systems, e.g. to control position from one programmed point to another or to control movement along a programmed continuous path
- G05B19/21—Numerical control [NC], i.e. automatically operating machines, in particular machine tools, e.g. in a manufacturing environment, so as to execute positioning, movement or co-ordinated operations by means of programme data in numerical form characterised by positioning or contouring control systems, e.g. to control position from one programmed point to another or to control movement along a programmed continuous path using an incremental digital measuring device
- G05B19/23—Numerical control [NC], i.e. automatically operating machines, in particular machine tools, e.g. in a manufacturing environment, so as to execute positioning, movement or co-ordinated operations by means of programme data in numerical form characterised by positioning or contouring control systems, e.g. to control position from one programmed point to another or to control movement along a programmed continuous path using an incremental digital measuring device for point-to-point control
- G05B19/231—Numerical control [NC], i.e. automatically operating machines, in particular machine tools, e.g. in a manufacturing environment, so as to execute positioning, movement or co-ordinated operations by means of programme data in numerical form characterised by positioning or contouring control systems, e.g. to control position from one programmed point to another or to control movement along a programmed continuous path using an incremental digital measuring device for point-to-point control the positional error is used to control continuously the servomotor according to its magnitude
- G05B19/237—Numerical control [NC], i.e. automatically operating machines, in particular machine tools, e.g. in a manufacturing environment, so as to execute positioning, movement or co-ordinated operations by means of programme data in numerical form characterised by positioning or contouring control systems, e.g. to control position from one programmed point to another or to control movement along a programmed continuous path using an incremental digital measuring device for point-to-point control the positional error is used to control continuously the servomotor according to its magnitude with a combination of feedback covered by G05B19/232 - G05B19/235
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- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B25—HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
- B25J—MANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
- B25J9/00—Programme-controlled manipulators
- B25J9/16—Programme controls
- B25J9/1602—Programme controls characterised by the control system, structure, architecture
- B25J9/1607—Calculation of inertia, jacobian matrixes and inverses
-
- G—PHYSICS
- G05—CONTROLLING; REGULATING
- G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
- G05B2219/00—Program-control systems
- G05B2219/30—Nc systems
- G05B2219/33—Director till display
- G05B2219/33074—Calculation loop, first one slow changing value, then several quick varying values
-
- G—PHYSICS
- G05—CONTROLLING; REGULATING
- G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
- G05B2219/00—Program-control systems
- G05B2219/30—Nc systems
- G05B2219/39—Robotics, robotics to robotics hand
- G05B2219/39178—Compensation inertia arms
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- Engineering & Computer Science (AREA)
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Description
【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明は、ロボット制御装置に関するものである。
(従来の技術) 最近、工場の組立ライン等では、第4図に示すような水
平関節形ロボットが用いられるようになってきている。
このタイプのロボットは、ポスト1、第1アーム2、第
2アーム3、ハンド4、関節軸5、ケーブル6、支台1
1、カバー22,32等より構成され、図示しないサーボモー
タによりアームおよびハンドが駆動され、ワークの把
持、その他の動作を行なうとき、サーボ制御用のマイク
ロコンピュータによりマニピュレータの運動方程式に基
づいてロボットアームのトルク指令をオンラインで演算
し、各駆動手段をサーボ制御するようにしている。
平関節形ロボットが用いられるようになってきている。
このタイプのロボットは、ポスト1、第1アーム2、第
2アーム3、ハンド4、関節軸5、ケーブル6、支台1
1、カバー22,32等より構成され、図示しないサーボモー
タによりアームおよびハンドが駆動され、ワークの把
持、その他の動作を行なうとき、サーボ制御用のマイク
ロコンピュータによりマニピュレータの運動方程式に基
づいてロボットアームのトルク指令をオンラインで演算
し、各駆動手段をサーボ制御するようにしている。
(発明が解決しようとする問題点) このようなロボットアームの駆動に用いられるサーボモ
ータの駆動トルクは、ハンドが把持するワークの重量と
アームの長さにより決定されるイナーシャの関数として
求められるが、ワークを把持している時と、そうでない
時とでは、運動に必要なトルクが異なっている。したが
って、オペレータはロボットアームがワークを掴んでい
るかどうかや、そのワークの重量などを制御装置に入力
し、制御装置では複雑な連立方程式を演算してイナーシ
ャを計算し、これによりサーボモータの駆動トルクを指
令していた。このため、サーボモータに対する駆動トル
クの指令操作が煩雑となり、制御装置の演算処理も複雑
となり、この演算処理の期間中に他のパラメータ、例え
ば制御電流の演算を行なうには、相当に高速な演算能力
が必要となる等の問題があった。
ータの駆動トルクは、ハンドが把持するワークの重量と
アームの長さにより決定されるイナーシャの関数として
求められるが、ワークを把持している時と、そうでない
時とでは、運動に必要なトルクが異なっている。したが
って、オペレータはロボットアームがワークを掴んでい
るかどうかや、そのワークの重量などを制御装置に入力
し、制御装置では複雑な連立方程式を演算してイナーシ
ャを計算し、これによりサーボモータの駆動トルクを指
令していた。このため、サーボモータに対する駆動トル
クの指令操作が煩雑となり、制御装置の演算処理も複雑
となり、この演算処理の期間中に他のパラメータ、例え
ば制御電流の演算を行なうには、相当に高速な演算能力
が必要となる等の問題があった。
そこで、本発明はこのような従来技術の問題点を解決す
ることを目的とし、トルク計算に必要な演算時間の短縮
を図ることで、電流制御などの他の処理が妨害されるこ
となく、しかも精度良く制御を実行できる安価なロボッ
ト制御装置を提供しようとするものである。
ることを目的とし、トルク計算に必要な演算時間の短縮
を図ることで、電流制御などの他の処理が妨害されるこ
となく、しかも精度良く制御を実行できる安価なロボッ
ト制御装置を提供しようとするものである。
(問題点を解決するための手段) 本発明のロボット制御装置は次のように構成される。即
ち、ロボットアームを媒介にしてマニピュレータを駆動
するサーボモータと、このサーボモータの駆動トルクを
運動方程式により演算する演算手段と、前記運動方程式
に含まれるイナーシャ項についての演算をロボットアー
ムの位置に応じて駆動トルクの演算周期より大きい所定
の周期で実行しその演算結果を逐次に更新記憶する記憶
手段と、前記運動方程式に基ずきサーボモータのフィー
ドフォワード補償を行なう制御手段とを具備し、前記イ
ナーシャ項の演算周期が駆動トルクの演算周期より大き
く設定されることを特徴とするものである。
ち、ロボットアームを媒介にしてマニピュレータを駆動
するサーボモータと、このサーボモータの駆動トルクを
運動方程式により演算する演算手段と、前記運動方程式
に含まれるイナーシャ項についての演算をロボットアー
ムの位置に応じて駆動トルクの演算周期より大きい所定
の周期で実行しその演算結果を逐次に更新記憶する記憶
手段と、前記運動方程式に基ずきサーボモータのフィー
ドフォワード補償を行なう制御手段とを具備し、前記イ
ナーシャ項の演算周期が駆動トルクの演算周期より大き
く設定されることを特徴とするものである。
(作用) 本発明のロボット制御装置は、ロボットアームの位置に
応じて運動方程式のイナーシャ項についての演算結果を
記憶することにより、イナーシャ項の演算周期が駆動ト
ルクの演算周期より大きく設定され、同一の精度でロボ
ットを制御するうえで、より短い演算時間で駆動トルク
の演算を行なうことができる。
応じて運動方程式のイナーシャ項についての演算結果を
記憶することにより、イナーシャ項の演算周期が駆動ト
ルクの演算周期より大きく設定され、同一の精度でロボ
ットを制御するうえで、より短い演算時間で駆動トルク
の演算を行なうことができる。
(実施例) 以下、図により本発明の実施例について説明する。第1
図は、本発明の概略のブロック図である。図において、
aは入力装置、bはCPU(中央処理装置)、cはロボッ
トハンドに設けられ、ロボットハンドがワークを把持し
たことを検出するセンサで、例えばロボットハンドと手
首間に設けられた重量検出器を用いることができる。d
はサーボ制御回路、eはロボットの軸駆動用のサーボモ
ータ、fはサーボモータの回転角度を検出するパルスコ
ーダ、gはサーボモータの回転数を検出するタコジェネ
レータである。
図は、本発明の概略のブロック図である。図において、
aは入力装置、bはCPU(中央処理装置)、cはロボッ
トハンドに設けられ、ロボットハンドがワークを把持し
たことを検出するセンサで、例えばロボットハンドと手
首間に設けられた重量検出器を用いることができる。d
はサーボ制御回路、eはロボットの軸駆動用のサーボモ
ータ、fはサーボモータの回転角度を検出するパルスコ
ーダ、gはサーボモータの回転数を検出するタコジェネ
レータである。
なお、この種ロボットには、複数の制御軸が備えられて
おり、各軸毎に各々サーボモータ及びその制御装置が設
けられているが、説明を簡単にするため、1軸分のサー
ボ系のみしか示していない。
おり、各軸毎に各々サーボモータ及びその制御装置が設
けられているが、説明を簡単にするため、1軸分のサー
ボ系のみしか示していない。
次に、本発明のロボット制御装置によるサーボモータe
に対するトルク指令の方法について説明する。第4図に
示した水平関節形ロボットは、第2図のように簡略化し
た線図により表わすことができる。図において、 l1:第1アームの長さ l2:第2アームの長さ l2′:回転軸θ2から、ハンドまでの長さ 但し、簡単のため、l2=l2′とする m1i,m2j:それぞれの軸のアーム重量をk,n分割した際の
第i番目、第j番目の重量 l1i,l2j:軸の回転中心から重量分割点i,jまでの長さ また、ワークの重量を、第2アームのn番目の質点の重
量m2nと考えると、第1軸θ1の駆動トルクT1は次の運
動方程式により表わされる。即ち、 ここで、各非線形項の係数A,B,C,Dは、ワークに対応す
るイナーシャを表わしている。
に対するトルク指令の方法について説明する。第4図に
示した水平関節形ロボットは、第2図のように簡略化し
た線図により表わすことができる。図において、 l1:第1アームの長さ l2:第2アームの長さ l2′:回転軸θ2から、ハンドまでの長さ 但し、簡単のため、l2=l2′とする m1i,m2j:それぞれの軸のアーム重量をk,n分割した際の
第i番目、第j番目の重量 l1i,l2j:軸の回転中心から重量分割点i,jまでの長さ また、ワークの重量を、第2アームのn番目の質点の重
量m2nと考えると、第1軸θ1の駆動トルクT1は次の運
動方程式により表わされる。即ち、 ここで、各非線形項の係数A,B,C,Dは、ワークに対応す
るイナーシャを表わしている。
さて、このような水平関節形ロボットを実際に工場の組
立ライン等で使用する際には、オペレータは種々のワー
クの重量m2nを入力装置aによりCPUbに予め入力して
き、CPUbは、各ワークの重量に基づいて上記トルク算定
式のうちのマニピュレータの位置のみに依存する非線形
項の係数A,B,C,Dを求めて、ワークに対応するイナーシ
ャ項として記憶しておく。
立ライン等で使用する際には、オペレータは種々のワー
クの重量m2nを入力装置aによりCPUbに予め入力して
き、CPUbは、各ワークの重量に基づいて上記トルク算定
式のうちのマニピュレータの位置のみに依存する非線形
項の係数A,B,C,Dを求めて、ワークに対応するイナーシ
ャ項として記憶しておく。
次に、ロボットが稼動してワークを把持すると、センサ
cからワークを把持したことを判別する信号がCPUbに送
出される。CPUbは、このセンサcより送られてきた信号
と、パルスコーダfからのマニピュレータの位置信号に
応じて、対応するイナーシャを読み出し、サーボモータ
eに対してフィードフォワードで駆動トルクを補償する
制御信号をサーボ制御回路dに送出する。
cからワークを把持したことを判別する信号がCPUbに送
出される。CPUbは、このセンサcより送られてきた信号
と、パルスコーダfからのマニピュレータの位置信号に
応じて、対応するイナーシャを読み出し、サーボモータ
eに対してフィードフォワードで駆動トルクを補償する
制御信号をサーボ制御回路dに送出する。
なお、ロボットのワークの把持動作において、ロボット
制御装置は、ロボットのコントロールプログラムをチェ
ックし、これから把持しようとするワーク、あるいは把
持しているワークの種類を判別することができる。
制御装置は、ロボットのコントロールプログラムをチェ
ックし、これから把持しようとするワーク、あるいは把
持しているワークの種類を判別することができる。
第3図は、上記ロボット制御装置の動作の一例を示すフ
ローチャートである。
ローチャートである。
第1軸にトルク指令を与えるためには、トルク算定式か
らT1を計算しなくてはならないが、通常のロボットの運
動方程式においては、アームの位置の変化率は、速度や
加速度の変化率より小さいと想定されることから、まず
第2軸の位置つまり回転角度θ2を得る(ステップ
a)。この角度をもとにして、関数テーブルなどから対
応する正弦、余弦値を計算し(ステップb)、ワークの
重量に応じたイナーシャ項を計算する(ステップc)。
つぎに、第1軸、第2軸のそれぞれの速度、加速度1,
1,2,2を得(ステップd)、上記ステップcで計
算され、記憶されているイナーシャ値よりトルクT1を計
算し(ステップe)、第1軸にトルク指令を与える(ス
テップf)。この計算サイクル(ステップd〜f)は、
n回繰り返され(ステップg)、その間は同一のイナー
シャ値が基準とされ、そのステップaに復帰する。上記
ステップeでの計算時間をBとすると、第3図のフロー
は周期A(>nB)で繰り返される。
らT1を計算しなくてはならないが、通常のロボットの運
動方程式においては、アームの位置の変化率は、速度や
加速度の変化率より小さいと想定されることから、まず
第2軸の位置つまり回転角度θ2を得る(ステップ
a)。この角度をもとにして、関数テーブルなどから対
応する正弦、余弦値を計算し(ステップb)、ワークの
重量に応じたイナーシャ項を計算する(ステップc)。
つぎに、第1軸、第2軸のそれぞれの速度、加速度1,
1,2,2を得(ステップd)、上記ステップcで計
算され、記憶されているイナーシャ値よりトルクT1を計
算し(ステップe)、第1軸にトルク指令を与える(ス
テップf)。この計算サイクル(ステップd〜f)は、
n回繰り返され(ステップg)、その間は同一のイナー
シャ値が基準とされ、そのステップaに復帰する。上記
ステップeでの計算時間をBとすると、第3図のフロー
は周期A(>nB)で繰り返される。
なお、本発明は、上記実施例のようにイナーシャ項の演
算周期Aをトルクの計算周期Bのn倍に固定して決めて
おく必要はなく、例えばロボットハンドの動きに応じて
適宜に駆動トルクの演算周期に対してイナーシャ項の演
算の周期を大きく設定すればよく、本発明は上記実施例
に限定されるものではなく、本発明の趣旨の範囲内で種
々の変形が可能であり、これらを本発明の範囲から排除
するものではない。
算周期Aをトルクの計算周期Bのn倍に固定して決めて
おく必要はなく、例えばロボットハンドの動きに応じて
適宜に駆動トルクの演算周期に対してイナーシャ項の演
算の周期を大きく設定すればよく、本発明は上記実施例
に限定されるものではなく、本発明の趣旨の範囲内で種
々の変形が可能であり、これらを本発明の範囲から排除
するものではない。
(発明の効果) 以上説明したように、本発明によれば、ロボットの運動
方程式を用いてトルク計算を行なう際に、位置の変化率
が、速度や加速度の変化率より小さいことから、イナー
シャ項の計算周期Aをトルクの計算周期Bより長く設定
し、トルク計算に必要な時間を短縮したことにより、電
流制御など他の演算処理を妨害することなく精度良いト
ルク指令を形成でき、トルク制御と共に電流制御等を同
時に処理するうえで都合が良い。
方程式を用いてトルク計算を行なう際に、位置の変化率
が、速度や加速度の変化率より小さいことから、イナー
シャ項の計算周期Aをトルクの計算周期Bより長く設定
し、トルク計算に必要な時間を短縮したことにより、電
流制御など他の演算処理を妨害することなく精度良いト
ルク指令を形成でき、トルク制御と共に電流制御等を同
時に処理するうえで都合が良い。
第1図は本発明のブロック図、第2図は概略の線形図、
第3図は動作の一例を示す流れ図、第4図は水平関節形
ロボットの外観図である。 a……入力装置、b……CPU、c……センサ、d……サ
ーボ制御回路、e……サーボモータ、f……パルスコー
ダ、g……タコジェネレータ。
第3図は動作の一例を示す流れ図、第4図は水平関節形
ロボットの外観図である。 a……入力装置、b……CPU、c……センサ、d……サ
ーボ制御回路、e……サーボモータ、f……パルスコー
ダ、g……タコジェネレータ。
フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭58−143985(JP,A) 特開 昭58−223583(JP,A) 特開 昭59−191608(JP,A) 実開 昭57−151604(JP,U)
Claims (1)
- 【請求項1】ロボットアームを媒介してマニピュレータ
を駆動するサーボモータと、このサーボモータの駆動ト
ルクを運動方程式により演算する演算手段と、その演算
結果を逐次に更新記憶する記憶手段と、前記運動方程式
に基ずきサーボモータのフィードフォワード補償を行う
制御手段とを具備し、前記演算手段は前記運動方程式の
イナーシャ項の演算周期を前記駆動トルクの演算周期よ
り大きく設定されていることを特徴とするロボット制御
装置。
Priority Applications (5)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP61153739A JPH071463B2 (ja) | 1986-06-30 | 1986-06-30 | ロボツト制御装置 |
US07/157,506 US4908559A (en) | 1986-06-30 | 1987-06-30 | Robot control apparatus |
PCT/JP1987/000450 WO1988000369A1 (en) | 1986-06-30 | 1987-06-30 | Robot control apparatus |
EP87904141A EP0271590B1 (en) | 1986-06-30 | 1987-06-30 | Robot control apparatus |
DE8787904141T DE3782625T2 (de) | 1986-06-30 | 1987-06-30 | Robotersteuerungsanordnung. |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP61153739A JPH071463B2 (ja) | 1986-06-30 | 1986-06-30 | ロボツト制御装置 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS638913A JPS638913A (ja) | 1988-01-14 |
JPH071463B2 true JPH071463B2 (ja) | 1995-01-11 |
Family
ID=15569043
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP61153739A Expired - Lifetime JPH071463B2 (ja) | 1986-06-30 | 1986-06-30 | ロボツト制御装置 |
Country Status (5)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US4908559A (ja) |
EP (1) | EP0271590B1 (ja) |
JP (1) | JPH071463B2 (ja) |
DE (1) | DE3782625T2 (ja) |
WO (1) | WO1988000369A1 (ja) |
Families Citing this family (11)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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JPH01230107A (ja) * | 1988-03-10 | 1989-09-13 | Fanuc Ltd | サーボモータにより駆動される被駆動体の衝突検出方法 |
DE3839030A1 (de) * | 1988-11-18 | 1990-05-23 | Uwe Dipl Ing Gerstmann | Verfahren zur verbesserung der absoluten positioniergenauigkeit von mit mindestens einem getriebe angetriebenen positionierantrieben, insbesondere von robotern, sowie positionierantrieb, insbesondere roboter, mit einer vorrichtung zur durchfuehrung des verfahrens |
JPH07117858B2 (ja) * | 1989-01-20 | 1995-12-18 | 株式会社日立製作所 | ロボットの動作制御方法 |
JPH02198783A (ja) * | 1989-01-23 | 1990-08-07 | Fanuc Ltd | 産業用ロボットの位置決め補正方式 |
DE69029566T2 (de) * | 1989-11-30 | 1997-04-24 | Hewlett Packard Co | Fehlerkorrektur in einem Kassettenbehandlungssystem |
US5331264A (en) * | 1993-04-15 | 1994-07-19 | Fanuc Robotics North America, Inc. | Method and device for generating an input command for a motion control system |
IT1266351B1 (it) * | 1993-05-17 | 1996-12-27 | Weber Srl | Sistema elettronico di calcolo del tempo di iniezione. |
CN105643627A (zh) * | 2014-11-12 | 2016-06-08 | 沈阳新松机器人自动化股份有限公司 | 机器人运动控制的增益调整装置及方法 |
JP6877729B2 (ja) * | 2016-11-10 | 2021-05-26 | 中村留精密工業株式会社 | 工作機械におけるサーボモータ制御装置のパラメータ調整システム |
RU2653065C1 (ru) * | 2017-01-31 | 2018-05-07 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский университет "МЭИ" (ФГБОУ ВО "НИУ "МЭИ") | Исполнительный агрегат электропривода |
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JPS57151604U (ja) * | 1981-03-16 | 1982-09-22 | ||
JPS58143985A (ja) * | 1982-02-20 | 1983-08-26 | 日本電信電話株式会社 | 多自由度運動機構の制御方式 |
FR2527967B1 (fr) * | 1982-06-07 | 1985-07-19 | Merlin Gerin | Robot industriel perfectionne pilote par un automate programmable |
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