JPH0985656A - ロボットの直接教示装置 - Google Patents
ロボットの直接教示装置Info
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- JPH0985656A JPH0985656A JP7267916A JP26791695A JPH0985656A JP H0985656 A JPH0985656 A JP H0985656A JP 7267916 A JP7267916 A JP 7267916A JP 26791695 A JP26791695 A JP 26791695A JP H0985656 A JPH0985656 A JP H0985656A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】オペレータの過大な操作力が力検出器に加わっ
た場合でも、オペレータがアーム間やアームとワーク間
に挟み込まれた場合でも、必要以上のモータの発生トル
クを制限し、簡易教示装置を用いることで、オペレータ
が安全に教示を行うことを可能にする。 【構成】力検出器21と、前記検出器に固定されてオペ
レータが把持し誘導するための作業用ツール22又は専
用ハンドル23からなる教示用ツール20と、前記力検
出器情報と運動モデルに基づいて位置又は速度指令を算
出する手段である運動モデル演算部24と、前記位置又
は速度指令に基づいてモータの発生トルクを算出する手
段並びに前記発生トルクを制限する手段で構成された柔
軟サーボ系25と、指令情報または実際の検出器情報を
記憶する手段29を備える。
た場合でも、オペレータがアーム間やアームとワーク間
に挟み込まれた場合でも、必要以上のモータの発生トル
クを制限し、簡易教示装置を用いることで、オペレータ
が安全に教示を行うことを可能にする。 【構成】力検出器21と、前記検出器に固定されてオペ
レータが把持し誘導するための作業用ツール22又は専
用ハンドル23からなる教示用ツール20と、前記力検
出器情報と運動モデルに基づいて位置又は速度指令を算
出する手段である運動モデル演算部24と、前記位置又
は速度指令に基づいてモータの発生トルクを算出する手
段並びに前記発生トルクを制限する手段で構成された柔
軟サーボ系25と、指令情報または実際の検出器情報を
記憶する手段29を備える。
Description
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は産業用ロボット等に作業
点の教示を行うための直接教示装置に関し、特に安全性
を高めた教示装置に関するものである。
点の教示を行うための直接教示装置に関し、特に安全性
を高めた教示装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】従来の産業用ロボットに対する教示方法
としては、オペレータが力検出器の手動操作部を操作し
た時の力検出器から発生した信号からロボット先端の位
置の指令値と手首の姿勢の指令値に基づいて、各駆動装
置を駆動してロボットの先端の位置と手首姿勢を誘導し
て、この誘導情報を記憶装置に記憶して直接教示する方
法(例えば、特開昭56−85106号参照)がある。
としては、オペレータが力検出器の手動操作部を操作し
た時の力検出器から発生した信号からロボット先端の位
置の指令値と手首の姿勢の指令値に基づいて、各駆動装
置を駆動してロボットの先端の位置と手首姿勢を誘導し
て、この誘導情報を記憶装置に記憶して直接教示する方
法(例えば、特開昭56−85106号参照)がある。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、例えば
教示中にオペレータが転倒などにより過大な力で教示用
ツールを誘導したり、教示用ツールをワークや他の障害
物に接触させた場合には、過大な力が力検出器に加わる
ため、結果として過大な発生トルクでロボットが運動を
する危険性がある。また、オペレータが教示用ツールを
誘導中にロボットのアーム間やアームとワーク間に挟み
込まれた場合、ロボットは挟み込む方向に力を発生する
ためオペレータが挟み込まれた状態から脱出することが
非常に困難である。更に直接教示中にオペレータが危険
と判断した場合に、ロボットの動作を緊急に停止させる
手段がオペレータの手元に無く危険であった。この発明
は上記の如き事情に鑑みなされたものであって、オペレ
ータの過大な操作力が力検出器に加わった場合でも、オ
ペレータがアーム間やアームとワーク間に挟み込まれた
場合でも、必要以上のモータの発生トルクを制限し、簡
易教示装置を用いることで、オペレータが安全に教示を
行うことを可能にする直接教示装置を提供することを目
的とするものである。
教示中にオペレータが転倒などにより過大な力で教示用
ツールを誘導したり、教示用ツールをワークや他の障害
物に接触させた場合には、過大な力が力検出器に加わる
ため、結果として過大な発生トルクでロボットが運動を
する危険性がある。また、オペレータが教示用ツールを
誘導中にロボットのアーム間やアームとワーク間に挟み
込まれた場合、ロボットは挟み込む方向に力を発生する
ためオペレータが挟み込まれた状態から脱出することが
非常に困難である。更に直接教示中にオペレータが危険
と判断した場合に、ロボットの動作を緊急に停止させる
手段がオペレータの手元に無く危険であった。この発明
は上記の如き事情に鑑みなされたものであって、オペレ
ータの過大な操作力が力検出器に加わった場合でも、オ
ペレータがアーム間やアームとワーク間に挟み込まれた
場合でも、必要以上のモータの発生トルクを制限し、簡
易教示装置を用いることで、オペレータが安全に教示を
行うことを可能にする直接教示装置を提供することを目
的とするものである。
【0004】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、図1に示すように本発明の教示装置においては、力
検出器21と、前記検出器に固定されてオペレータが把
持し誘導するための作業用ツール22又は専用ハンドル
23からなる教示用ツール20と、前記力検出器情報と
運動モデルに基づいて位置又は速度指令を算出する手段
である運動モデル演算部24と、前記位置又は速度指令
に基づいてモータの発生トルクを算出する手段並びに前
記発生トルクを制限する手段で構成された柔軟サーボ系
25と、位置・速度又は方向の指令情報を記憶する手段
29を有する。
に、図1に示すように本発明の教示装置においては、力
検出器21と、前記検出器に固定されてオペレータが把
持し誘導するための作業用ツール22又は専用ハンドル
23からなる教示用ツール20と、前記力検出器情報と
運動モデルに基づいて位置又は速度指令を算出する手段
である運動モデル演算部24と、前記位置又は速度指令
に基づいてモータの発生トルクを算出する手段並びに前
記発生トルクを制限する手段で構成された柔軟サーボ系
25と、位置・速度又は方向の指令情報を記憶する手段
29を有する。
【0005】
【作用】上記のように構成された教示装置により、オペ
レータが教示用ツールと簡易教示装置を把持し誘導して
作業点の直接教示を行う場合に、モータの発生トルクを
制限する機構を有することで駆動部分が発生するトルク
をアーム自身が動作するのに必要最小限の大きさに制限
しているため、例えばオペレータの過大な力が力検出器
に加わるような状況でも過大な発生トルクでロボットが
運動をする危険性が無くなる。更には、オペレータがア
ーム間やアームとワーク間に挟み込まれた場合でも必要
以上の力で挟み込まれることが無く容易に人力で脱出で
き、安全に教示作業が可能となる。また、モータの発生
トルクを制限することでロボットが指令情報通りに動作
せず指令情報と検出器情報のズレが生じることがある
が、検出器情報による記憶手段を有することで、プレイ
バック時にロボットは実際にオペレータが教示した作業
点に移動することが可能となる。
レータが教示用ツールと簡易教示装置を把持し誘導して
作業点の直接教示を行う場合に、モータの発生トルクを
制限する機構を有することで駆動部分が発生するトルク
をアーム自身が動作するのに必要最小限の大きさに制限
しているため、例えばオペレータの過大な力が力検出器
に加わるような状況でも過大な発生トルクでロボットが
運動をする危険性が無くなる。更には、オペレータがア
ーム間やアームとワーク間に挟み込まれた場合でも必要
以上の力で挟み込まれることが無く容易に人力で脱出で
き、安全に教示作業が可能となる。また、モータの発生
トルクを制限することでロボットが指令情報通りに動作
せず指令情報と検出器情報のズレが生じることがある
が、検出器情報による記憶手段を有することで、プレイ
バック時にロボットは実際にオペレータが教示した作業
点に移動することが可能となる。
【0006】
【実施例】以下本発明の実施例を説明する。先ず、本発
明の直接教示に補助的に用いる簡易教示装置を図6に示
して先に説明しておく。簡易教示装置40は手のひらの
大きさで、オペレータが片手で持って各スイッチの操作
できるものである(オペレータのもう一方の手は、後述
する教示ツールを把持するため片手で持てる必要があ
る)。各スイッチとは、サーボ電源保持スイッチ41、
非常停止ボタン42、入力スイッチ43、記憶情報編集
キー44のことであり、状態表示灯45も設けられてい
る。オペレータ11はサーボ電源保持スイッチ41を一
定力で把持することによってサーボ電源を投入すること
ができる。またオペレータ11は直接教示作業中に危険
と判断した場合にはサーボ電源保持スイッチ41を離す
か、非常停止ボタン42を押すことにより、ロボットの
動作を停止させることができる。入力スイッチ43は、
それが押された場合のみ、その時点のロボットの位置を
取り込むスイッチであり、各教示点でのティーチング完
了毎にこの入力スイッチ43は押されるものである。記
憶情報編集キー44は、記憶情報の追加,変更,消去な
どの編集のためのものである。これにより教示点の差し
替え等が可能となる。状態表示灯45は、教示中である
こと等を表示するランプである。
明の直接教示に補助的に用いる簡易教示装置を図6に示
して先に説明しておく。簡易教示装置40は手のひらの
大きさで、オペレータが片手で持って各スイッチの操作
できるものである(オペレータのもう一方の手は、後述
する教示ツールを把持するため片手で持てる必要があ
る)。各スイッチとは、サーボ電源保持スイッチ41、
非常停止ボタン42、入力スイッチ43、記憶情報編集
キー44のことであり、状態表示灯45も設けられてい
る。オペレータ11はサーボ電源保持スイッチ41を一
定力で把持することによってサーボ電源を投入すること
ができる。またオペレータ11は直接教示作業中に危険
と判断した場合にはサーボ電源保持スイッチ41を離す
か、非常停止ボタン42を押すことにより、ロボットの
動作を停止させることができる。入力スイッチ43は、
それが押された場合のみ、その時点のロボットの位置を
取り込むスイッチであり、各教示点でのティーチング完
了毎にこの入力スイッチ43は押されるものである。記
憶情報編集キー44は、記憶情報の追加,変更,消去な
どの編集のためのものである。これにより教示点の差し
替え等が可能となる。状態表示灯45は、教示中である
こと等を表示するランプである。
【0007】図2は本発明の一実施例を示す制御系のブ
ロック線図である。制御方法としてはオペレータが把持
した教示用ツール22の誘導力を力検出器22で検出
し、この力検出器情報と仮想の慣性と粘性による運動モ
デルに基づいた運動モデル演算部24で直交座標系での
位置指令を算出する。この位置指令を関節座標系に逆変
換し、各関節の関節角度指令を求める。この関節角度指
令とロボットの各駆動部分又は各関節部分に設けられた
関節角度検出器32により検出された関節角度及び関節
速度に基づいて柔軟サーボ系25内でモータの発生トル
クを算出する。ここでトルク制限器26にロボット12
のアームを動作させるのに必要最小限なトルクの制限値
を設定する。このトルク制限器26に前記発生トルクを
入力することで、発生トルクを安全な範囲に押さえる。
ここで例えば、オペレータが教示用ツール20に過大な
操作力を加えた場合には、発生トルクはロボット12の
アームを動作させるのに必要最小限なトルクに制限され
る。更にこのトルク制限が行われた後の発生トルクに、
各関節の角度と各アームの重心位置から各関節中心の距
離と各アームの質量から重力補償器27内で計算された
各アームに作用する重力の補償トルクと、各関節の関節
速度から摩擦補償器28内で計算された各関節の駆動部
分に作用する摩擦の補償トルクを加算する。この加算後
の発生トルクにより、ロボット12が駆動される。オペ
レータは作業対象物14上の作業点にロボット12を誘
導し、簡易教示装置40上に設けられた入力スイッチ4
3を押すことで、関節角度指令が情報記憶部29に記憶
される。プレイバック時は、この記憶された関節角度指
令を基にして位置制御が行われる。
ロック線図である。制御方法としてはオペレータが把持
した教示用ツール22の誘導力を力検出器22で検出
し、この力検出器情報と仮想の慣性と粘性による運動モ
デルに基づいた運動モデル演算部24で直交座標系での
位置指令を算出する。この位置指令を関節座標系に逆変
換し、各関節の関節角度指令を求める。この関節角度指
令とロボットの各駆動部分又は各関節部分に設けられた
関節角度検出器32により検出された関節角度及び関節
速度に基づいて柔軟サーボ系25内でモータの発生トル
クを算出する。ここでトルク制限器26にロボット12
のアームを動作させるのに必要最小限なトルクの制限値
を設定する。このトルク制限器26に前記発生トルクを
入力することで、発生トルクを安全な範囲に押さえる。
ここで例えば、オペレータが教示用ツール20に過大な
操作力を加えた場合には、発生トルクはロボット12の
アームを動作させるのに必要最小限なトルクに制限され
る。更にこのトルク制限が行われた後の発生トルクに、
各関節の角度と各アームの重心位置から各関節中心の距
離と各アームの質量から重力補償器27内で計算された
各アームに作用する重力の補償トルクと、各関節の関節
速度から摩擦補償器28内で計算された各関節の駆動部
分に作用する摩擦の補償トルクを加算する。この加算後
の発生トルクにより、ロボット12が駆動される。オペ
レータは作業対象物14上の作業点にロボット12を誘
導し、簡易教示装置40上に設けられた入力スイッチ4
3を押すことで、関節角度指令が情報記憶部29に記憶
される。プレイバック時は、この記憶された関節角度指
令を基にして位置制御が行われる。
【0008】図3は他の実施例であり、関節角度指令の
代わりに関節角度検出器32により検出された関節角度
検出値を情報記憶部29に記憶してプレイバックする例
である。この特徴としてはトルク制限を行うことでモー
タの発生トルクが不足し、ロボット12が指令情報通り
に動作せず指令情報と検出器出力情報のズレが生じるこ
とがある。この状態で指令情報を情報記憶部29(図
2)に記憶していくと、プレイバック時に実際の教示点
とずれた位置にロボット12が動作することになる。そ
こで検出器情報による情報記憶部29(図3)を有する
ことで、プレイバック時にロボットは実際に入力スイッ
チが押された時点での作業点に移動することが可能とな
る。指令情報を記憶するか(図2)、検出器情報を記憶
するか(図3)は、ケースバイケースで選択すればよ
い。そのために、簡易教示装置40上にどちらを選択す
るかの選択スイッチを追加してもよい。
代わりに関節角度検出器32により検出された関節角度
検出値を情報記憶部29に記憶してプレイバックする例
である。この特徴としてはトルク制限を行うことでモー
タの発生トルクが不足し、ロボット12が指令情報通り
に動作せず指令情報と検出器出力情報のズレが生じるこ
とがある。この状態で指令情報を情報記憶部29(図
2)に記憶していくと、プレイバック時に実際の教示点
とずれた位置にロボット12が動作することになる。そ
こで検出器情報による情報記憶部29(図3)を有する
ことで、プレイバック時にロボットは実際に入力スイッ
チが押された時点での作業点に移動することが可能とな
る。指令情報を記憶するか(図2)、検出器情報を記憶
するか(図3)は、ケースバイケースで選択すればよ
い。そのために、簡易教示装置40上にどちらを選択す
るかの選択スイッチを追加してもよい。
【0009】図4及び図5は本発明のロボットの直接教
示方法の溶接作業の実施例を示す。オペレータ11はロ
ボット12の手首部分その他に教示用ツール20を取り
付け固定した後、簡易教示装置40上のサーボ電源保持
スイッチ41を把持しサーボ電源を投入する。オペレー
タ11は図4に示すように力検出器21に固定された専
用ハンドル23を把持し任意の方向に誘導するか、もし
くは図5に示すように力検出器21に固定された作業用
ツール22である溶接トーチを把持し、任意の方向にロ
ボット12を誘導して作業対象物14上の作業点の教示
を行う。なお、力検出器21からの情報、簡易教示装置
40からの指令、ロボット12の各駆動軸に取り付けら
れた関節角度検出器32からの情報は、ロボット制御装
置13に取り込まれ、そこで演算処理され、ロボット1
2を駆動する指令を発する。
示方法の溶接作業の実施例を示す。オペレータ11はロ
ボット12の手首部分その他に教示用ツール20を取り
付け固定した後、簡易教示装置40上のサーボ電源保持
スイッチ41を把持しサーボ電源を投入する。オペレー
タ11は図4に示すように力検出器21に固定された専
用ハンドル23を把持し任意の方向に誘導するか、もし
くは図5に示すように力検出器21に固定された作業用
ツール22である溶接トーチを把持し、任意の方向にロ
ボット12を誘導して作業対象物14上の作業点の教示
を行う。なお、力検出器21からの情報、簡易教示装置
40からの指令、ロボット12の各駆動軸に取り付けら
れた関節角度検出器32からの情報は、ロボット制御装
置13に取り込まれ、そこで演算処理され、ロボット1
2を駆動する指令を発する。
【0011】
【発明の効果】以上述べたように、本発明の産業用ロボ
ットの直接教示装置によれば、駆動部分が発生するトル
クをアーム自身が動作するのに必要最小限の大きさに制
限して、オペレータの過大な力が力検出器に加わった場
合でもロボットが過大なトルクで運動をする危険性が無
くなり、更に、オペレータがアーム間やアームとワーク
間に挟み込まれた場合でも必要以上の力で挟み込まれる
ことが無く容易に人力で脱出でき、安全に教示作業を行
う事が可能となる。また、オペレータが教示ツールとは
別に把持する簡易教示装置にサーボ電源保持スイッチを
有することでオペレータの判断によりロボットの動作を
任意に停止させることが可能である。
ットの直接教示装置によれば、駆動部分が発生するトル
クをアーム自身が動作するのに必要最小限の大きさに制
限して、オペレータの過大な力が力検出器に加わった場
合でもロボットが過大なトルクで運動をする危険性が無
くなり、更に、オペレータがアーム間やアームとワーク
間に挟み込まれた場合でも必要以上の力で挟み込まれる
ことが無く容易に人力で脱出でき、安全に教示作業を行
う事が可能となる。また、オペレータが教示ツールとは
別に把持する簡易教示装置にサーボ電源保持スイッチを
有することでオペレータの判断によりロボットの動作を
任意に停止させることが可能である。
【図1】本発明の概念を示すブロック図
【図2】本発明の一実施例を示すブロック図
【図3】本発明の一実施例を示すブロック図
【図4】本発明の一実施例を示す溶接作業の斜視図
【図5】本発明の別の実施例を示す溶接作業の斜視図
【図6】本発明の一実施例を示す簡易教示装置の正面図
11…オペレータ 12…ロボット 13…コントローラ 14…作業対象物 20…教示用ツール 21…力検出器 22…作業用ツール 23…専用ハンドル 24…運動モデル演算部 25…柔軟サーボ系 26…トルク制限器 29…情報記憶器 30…重力補償器 31…摩擦補償器 32…関節角度検出器 40…簡易教示装置 41…サーボ電源保持具 42…非常停止ボタン 43…入力スイッチ 44…記憶情報編集キー 45…状態表示灯
Claims (4)
- 【請求項1】 ロボットの直接教示装置において、 力検出器と前記力検出器に固定されてオペレータが把持
し誘導するための作業用ツール又は専用ハンドルからな
る教示用ツールと、 前記力検出器情報と運動モデルに基づいて位置又は速度
指令を算出する手段と、 前記位置又は速度指令に基づいてロボットを駆動するモ
ータの発生トルクを算出する手段と、 前記発生トルクを制限する手段と、を備えることを特徴
とするロボットの直接教示装置。 - 【請求項2】 前記ロボットの各関節の角度と各アーム
の重心位置から各関節中心の距離と各アームの質量から
各アームに作用する重力の補償トルクと、前記各関節の
関節速度から各関節の駆動部分に作用する摩擦の補償ト
ルクとをそれぞれ計算し求め、その和を前記発生トルク
を制限する手段によりトルク制限が行われた後の発生ト
ルクに加算する手段を備えたことを特徴とする請求項1
記載のロボットの直接教示装置。 - 【請求項3】 前記教示ツールとは別に、少なくとも、
ロボットを駆動する電源のオン・オフが可能なサーボ電
源スイッチと、前記教示ツールを使って教示したロボッ
トの位置等に関する情報を入力する入力スイッチを有す
る簡易教示装置を設けたことを特徴とする請求項1又は
2記載のロボットの直接教示装置。 - 【請求項4】 前記力検出器情報と運動モデルに基づい
て計算された位置を教示データとして記憶するか、実際
にロボットを動かして教示したときの位置を教示データ
として記憶するか、選択できるスイッチを設けたことを
特徴とする請求項1、2または3記載のロボットの直接
教示装置。
Priority Applications (7)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP26791695A JP3465253B2 (ja) | 1995-09-20 | 1995-09-20 | ロボットの直接教示装置 |
US09/029,856 US6212443B1 (en) | 1995-09-14 | 1996-09-13 | Teaching unit for robots |
EP96930403A EP0850730B1 (en) | 1995-09-14 | 1996-09-13 | Teaching unit for robots |
KR10-1998-0701841A KR100449429B1 (ko) | 1995-09-14 | 1996-09-13 | 로봇의교시장치 |
PCT/JP1996/002638 WO1997010080A1 (fr) | 1995-09-14 | 1996-09-13 | Unite d'enseignement pour robots |
DE69622572T DE69622572T2 (de) | 1995-09-14 | 1996-09-13 | Lehrvorrichtung für roboter |
CN96197944A CN1060715C (zh) | 1995-09-14 | 1996-09-13 | 机器人的示教装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP26791695A JP3465253B2 (ja) | 1995-09-20 | 1995-09-20 | ロボットの直接教示装置 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH0985656A true JPH0985656A (ja) | 1997-03-31 |
JP3465253B2 JP3465253B2 (ja) | 2003-11-10 |
Family
ID=17451409
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP26791695A Expired - Fee Related JP3465253B2 (ja) | 1995-09-14 | 1995-09-20 | ロボットの直接教示装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP3465253B2 (ja) |
Cited By (10)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2002540971A (ja) * | 1999-04-01 | 2002-12-03 | アーべーべー・アクチボラゲット | 工業用ロボットを制御するための装置および上記ロボットの動きをプログラミングおよび/または調整する方法 |
JP2012051042A (ja) * | 2010-08-31 | 2012-03-15 | Yaskawa Electric Corp | ロボットシステム及びロボット制御装置 |
US8650965B2 (en) | 2010-08-31 | 2014-02-18 | Kabushiki Kaisha Yaskawa Denki | Robot, robot system, robot control device, and state determining method |
JP2014128843A (ja) * | 2012-12-28 | 2014-07-10 | Toyota Motor Corp | ロボットアーム教示システム及びロボットアーム教示方法 |
WO2015137038A1 (ja) * | 2014-03-14 | 2015-09-17 | ソニー株式会社 | ロボットアーム装置、ロボットアーム制御方法及びプログラム |
WO2018008106A1 (ja) * | 2016-07-06 | 2018-01-11 | オリンパス株式会社 | 医療器具保持装置、医療システム、医療器具保持装置の作動方法、および医療システムの作動方法 |
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US10710241B2 (en) | 2017-10-05 | 2020-07-14 | Fanuc Corporation | Controller for limiting speed of robot component |
CN112440276A (zh) * | 2019-09-03 | 2021-03-05 | 发那科株式会社 | 具有手臂的机器人的控制装置 |
CN114425770A (zh) * | 2020-10-29 | 2022-05-03 | 北京配天技术有限公司 | 一种工业机器人示教控制方法、电子设备和存储介质 |
Families Citing this family (1)
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