JPH01135491A - 産業用ロボットにおける腕間の衝突回避制御方法 - Google Patents
産業用ロボットにおける腕間の衝突回避制御方法Info
- Publication number
- JPH01135491A JPH01135491A JP29438087A JP29438087A JPH01135491A JP H01135491 A JPH01135491 A JP H01135491A JP 29438087 A JP29438087 A JP 29438087A JP 29438087 A JP29438087 A JP 29438087A JP H01135491 A JPH01135491 A JP H01135491A
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- Japan
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- collision
- arm
- arms
- collision avoidance
- work
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
本発明は、産業用ロボットの少なくとも2つの腕による
協調作業ンステムにおいて、各腕間の衝突を回避するた
めの制御方法に関する。
協調作業ンステムにおいて、各腕間の衝突を回避するた
めの制御方法に関する。
従来の産業用ロボットコントローラの基本構成を第7図
に示す。図中1は指令発生器であり、セグメントタイム
毎の動作指令が生成される。次のセグメントデータ発生
器2では、この動作指令が各軸のパルスデータが計算さ
れ、第1軸制御器3゜第2軸制御器4及び第N軸制御器
5にそれぞれ出力され、ロボット第1軸6.第2軸7及
び第N軸8が制御される。
に示す。図中1は指令発生器であり、セグメントタイム
毎の動作指令が生成される。次のセグメントデータ発生
器2では、この動作指令が各軸のパルスデータが計算さ
れ、第1軸制御器3゜第2軸制御器4及び第N軸制御器
5にそれぞれ出力され、ロボット第1軸6.第2軸7及
び第N軸8が制御される。
さて、このような従来型のロボットコントローラで複数
の腕による作業を行わせる場合、ロボットコントローラ
に腕間の干渉に対処する機能がないために、作業を記述
する者の負荷が大きくなるという問題が発生する。
の腕による作業を行わせる場合、ロボットコントローラ
に腕間の干渉に対処する機能がないために、作業を記述
する者の負荷が大きくなるという問題が発生する。
例えば2腕の協調作業を記述する場合、常に両腕の動作
を考慮して、互いの衝突が発生しないようにしなければ
ならない。
を考慮して、互いの衝突が発生しないようにしなければ
ならない。
このことを例を挙げて具体的に説明する。本例では、第
1腕が作業Aを、第2腕が作業Bを行うものとし、簡単
のため両作業の間には順序関係はないものとする。両腕
がそれぞれ独特に作業A。
1腕が作業Aを、第2腕が作業Bを行うものとし、簡単
のため両作業の間には順序関係はないものとする。両腕
がそれぞれ独特に作業A。
作業Bを実行するタイムチャートを第8図(a)、(b
)に示す。この作業A1作業Bをシーケンシャルに行う
場合は問題がない。しかし、作業時間を短縮するために
両方の作業を並行して実行することが当然の要求として
上がってくる。このとき、オペレータは両腕の衝突がな
いように、たとえば次の作業点へ移動する前に安全にな
るまでの待ち時間を入れるなどの考慮をしたうえで、第
8図(C)に示すような作業指令を記述しなければなら
ない。
)に示す。この作業A1作業Bをシーケンシャルに行う
場合は問題がない。しかし、作業時間を短縮するために
両方の作業を並行して実行することが当然の要求として
上がってくる。このとき、オペレータは両腕の衝突がな
いように、たとえば次の作業点へ移動する前に安全にな
るまでの待ち時間を入れるなどの考慮をしたうえで、第
8図(C)に示すような作業指令を記述しなければなら
ない。
両腕のコントローラに衝突回避の機能がない場合、前述
したように、オペレータは両腕の並行作業を記述するに
あたって、多大な労力を払わなければならない。つまり
、同じ作業A1作業Bでもその行われる場所によって異
なって(る腕の姿勢や、その場所に至る経路をすべて考
慮し、両腕の衝突がないように作業を計画しなければな
らないが、これは大変な作業である。
したように、オペレータは両腕の並行作業を記述するに
あたって、多大な労力を払わなければならない。つまり
、同じ作業A1作業Bでもその行われる場所によって異
なって(る腕の姿勢や、その場所に至る経路をすべて考
慮し、両腕の衝突がないように作業を計画しなければな
らないが、これは大変な作業である。
本発明は、このような実情に鑑みてなされたものであり
、両腕のコントローラに衝突回避の機能を付加すること
により、オペレータが両腕の並行作業を記述する際の労
力を軽減することを目的とする。
、両腕のコントローラに衝突回避の機能を付加すること
により、オペレータが両腕の並行作業を記述する際の労
力を軽減することを目的とする。
この目的を達成するため、本発明の産業用ロボットにお
ける腕間の衝突回避制御方法は、産業用ロボットの少な
くとも2つの腕による協調作業システムにおいて、それ
ぞれの腕のコントロールループに衝突回避ブロックを設
け、該衝突回避ブロックにより、自己の所属する腕の情
報と他方の腕の情報とから両腕の幾何学的な位置関係を
分析し、両腕の衝突の危険性のを無を検出し、衝突の危
険性があるときには、衝突を回避する指令を生成して両
腕を制御することを特徴とする。
ける腕間の衝突回避制御方法は、産業用ロボットの少な
くとも2つの腕による協調作業システムにおいて、それ
ぞれの腕のコントロールループに衝突回避ブロックを設
け、該衝突回避ブロックにより、自己の所属する腕の情
報と他方の腕の情報とから両腕の幾何学的な位置関係を
分析し、両腕の衝突の危険性のを無を検出し、衝突の危
険性があるときには、衝突を回避する指令を生成して両
腕を制御することを特徴とする。
本発明では、第1図に示すように、従来の第7図の構成
のコントローラに、衝突回避のための機能ブロック9を
付加する。本ブロック9は、衝突の危険性の検出と衝突
回避のための指令を生成する機能を持つ。第2図に、両
腕のコントローラの衝突回避器9A、 9Bの結合を示
す。この衝突回避器9^、 9Bにおいては、両腕の指
令データに関して、互いに情報を交換し合いながら衝突
回避の動作を行う。
のコントローラに、衝突回避のための機能ブロック9を
付加する。本ブロック9は、衝突の危険性の検出と衝突
回避のための指令を生成する機能を持つ。第2図に、両
腕のコントローラの衝突回避器9A、 9Bの結合を示
す。この衝突回避器9^、 9Bにおいては、両腕の指
令データに関して、互いに情報を交換し合いながら衝突
回避の動作を行う。
第2図において、第1の腕側では、指令生成器IAから
セグメントタイム毎の腕の動作量dl(t)がセグメン
トデータ生成器2Aへ送られ、ここで衝突回避器9Aか
らの回避指令a l (t)を加味して、各軸の制御器
に対する払出しパルス量P、(t)が計算される。
セグメントタイム毎の腕の動作量dl(t)がセグメン
トデータ生成器2Aへ送られ、ここで衝突回避器9Aか
らの回避指令a l (t)を加味して、各軸の制御器
に対する払出しパルス量P、(t)が計算される。
衝突回避器9Aでは、払出しパルス量P+(t)が払出
されたときの腕の姿勢S、(t)と、第2の腕側の衝突
回避器9Bから送られてくる第2の腕の払出しパルス量
P、(t)が払出されたときの姿勢52(t)とから、
次のセグメントの払出パルスlP2 (t + 1>を
計算するときの回避指令at(t+1>を計算する。こ
のal(t+1)の値は、衝突の危険がないときは当然
0となる。
されたときの腕の姿勢S、(t)と、第2の腕側の衝突
回避器9Bから送られてくる第2の腕の払出しパルス量
P、(t)が払出されたときの姿勢52(t)とから、
次のセグメントの払出パルスlP2 (t + 1>を
計算するときの回避指令at(t+1>を計算する。こ
のal(t+1)の値は、衝突の危険がないときは当然
0となる。
第2の腕側の措令生成器IB、セグメントデータ生成器
2B、衝突回避器9Bも、全く同様な機能を果たす。
2B、衝突回避器9Bも、全く同様な機能を果たす。
この方法を用いることにより、オペレータは、第1の腕
、第2の腕があたかも独立して作業をするかのごとく作
業の記述をすれば、あとは、それぞれのコントローラの
衝突回避機能により、両腕の衝突を回避しながら協調的
に並行作業が行われる。
、第2の腕があたかも独立して作業をするかのごとく作
業の記述をすれば、あとは、それぞれのコントローラの
衝突回避機能により、両腕の衝突を回避しながら協調的
に並行作業が行われる。
本発明による2腕の衝突回避制御方法を、第3図に示す
ような二つの水平リンクからなる腕2台からなるシステ
ムに適用した例に基づいて、具体的に説明する。この例
においては、それぞれの腕はリンク動作を行うものとし
ておく。第3図において、Jはジヨイント、すなわちロ
ボットの腕の関節部を意味し、その1番目の添字は腕の
番号、2番目の添字はジヨイントの番号を意味する。l
はリンクを意味し、1番目の添字は腕の番号、2番目の
添字はリンクの番号を意味する。
ような二つの水平リンクからなる腕2台からなるシステ
ムに適用した例に基づいて、具体的に説明する。この例
においては、それぞれの腕はリンク動作を行うものとし
ておく。第3図において、Jはジヨイント、すなわちロ
ボットの腕の関節部を意味し、その1番目の添字は腕の
番号、2番目の添字はジヨイントの番号を意味する。l
はリンクを意味し、1番目の添字は腕の番号、2番目の
添字はリンクの番号を意味する。
この第3図の例における第2図の各ブロックの動作につ
いて述べる。第1.第2の指令生成器IA。
いて述べる。第1.第2の指令生成器IA。
1Bは、それぞれ、自分の手首を目的の位置へ移動させ
るべく、指令列dl(t)=(ΔJ、。、ΔJ + l
+ t)及びd2(t)=(Δ」2o、ΔJz+、t)
を生成する。第1.第2のセグメントデータ生成器2A
、 2Bは、上記の指令列d+(t)、 a、(t)と
衝突回避器9A、 9Bからの回避指令とを受は取る。
るべく、指令列dl(t)=(ΔJ、。、ΔJ + l
+ t)及びd2(t)=(Δ」2o、ΔJz+、t)
を生成する。第1.第2のセグメントデータ生成器2A
、 2Bは、上記の指令列d+(t)、 a、(t)と
衝突回避器9A、 9Bからの回避指令とを受は取る。
回避指令が0であれば、指令生成器IA、 1Bからの
指令列d 1(t)、 d* (t)に基づいて、払出
しパルス量P、(t)=(ΔPjll++ΔPJ++、
j)及びP2(t)=(ΔPJ201ΔP」2+、t)
を計算して各々の軸の制御器へ出力する。回避指令が0
でないときは、これからP + (t) 、 P2 (
t)を計算する。また、P + (t) 、 P 2
(t)が払出されたときの腕の姿勢5l(j)−(lJ
+o、 lJx、 t)及び52(t)−(1Jxo、
tJ2+、 t)を計算し、衝突回避器9A、 9B
と指令生成器IA、 IBへ送る。
指令列d 1(t)、 d* (t)に基づいて、払出
しパルス量P、(t)=(ΔPjll++ΔPJ++、
j)及びP2(t)=(ΔPJ201ΔP」2+、t)
を計算して各々の軸の制御器へ出力する。回避指令が0
でないときは、これからP + (t) 、 P2 (
t)を計算する。また、P + (t) 、 P 2
(t)が払出されたときの腕の姿勢5l(j)−(lJ
+o、 lJx、 t)及び52(t)−(1Jxo、
tJ2+、 t)を計算し、衝突回避器9A、 9B
と指令生成器IA、 IBへ送る。
第4図に、衝突回避器9^、9Bの基本的な動作のフロ
ーチャートを示す。このフローチャートについて、第1
の衝突回避器9A側からの立場で説明する。まず第4図
のステップ100 において、自分の腕の姿勢5t(t
)をセグメントデータ生成器2人から受は取り、一方、
第2の腕の姿勢S 2 (t)を第2の腕の衝突回避器
9Bから受は取る。ステップ110 においては、この
データをもとにしてJ1□からJ22へのベクトルv1
を計算する。なお、このベクトルの偏角は、111の方
向(J1、からJl2の方向)を基準にして計算する。
ーチャートを示す。このフローチャートについて、第1
の衝突回避器9A側からの立場で説明する。まず第4図
のステップ100 において、自分の腕の姿勢5t(t
)をセグメントデータ生成器2人から受は取り、一方、
第2の腕の姿勢S 2 (t)を第2の腕の衝突回避器
9Bから受は取る。ステップ110 においては、この
データをもとにしてJ1□からJ22へのベクトルv1
を計算する。なお、このベクトルの偏角は、111の方
向(J1、からJl2の方向)を基準にして計算する。
従って、このυ1 が事前に準備された危険域に入るか
どうかをチエツクすることにより、第2の腕の先端部が
リンクA’11に衝突する危険があるかどうかの判断を
する(ステップ120)。
どうかをチエツクすることにより、第2の腕の先端部が
リンクA’11に衝突する危険があるかどうかの判断を
する(ステップ120)。
もし衝突の危険があるときは、次のステップ130によ
ってvl を第2の腕の衝突回避器9Bへ送り、交渉を
促す。交渉では、互いにその点で停止して、作業中であ
るかどうか、または目的地に到達するまでの残りの動作
量についての情報を交換しくステップ140)、どちら
の腕が衝突回避を行うかを決める。ステップ150 に
おいては、両腕とも残りの運動量が大なるときは、両腕
とも衝突回避の動作を行う(ステップ160)。第2の
腕の残りの動作量が小さいか、または、その位置で作業
中である場合、第2の腕に優先権を与え、第1の腕が衝
突回避の作業を行う(ステップ170)。逆の場合には
、第1の腕が現在の動作を続ける(ステップ180)。
ってvl を第2の腕の衝突回避器9Bへ送り、交渉を
促す。交渉では、互いにその点で停止して、作業中であ
るかどうか、または目的地に到達するまでの残りの動作
量についての情報を交換しくステップ140)、どちら
の腕が衝突回避を行うかを決める。ステップ150 に
おいては、両腕とも残りの運動量が大なるときは、両腕
とも衝突回避の動作を行う(ステップ160)。第2の
腕の残りの動作量が小さいか、または、その位置で作業
中である場合、第2の腕に優先権を与え、第1の腕が衝
突回避の作業を行う(ステップ170)。逆の場合には
、第1の腕が現在の動作を続ける(ステップ180)。
衝突回避のための回避指令は、υ2(J22からJl2
へのベクトル、第5図参照)が、リンク121から離れ
るように生成される。たとえば第5図のような場合には
、J+o+ J++ともに負の方向(時計まわり)に回
転させる。回転量はセグメント毎の動作I旨令と同等と
するが、このようにして得られた回避指令al(t)=
(ΔJeanΔJ + +、 j)がセグメントデータ
生成器へ送られる。
へのベクトル、第5図参照)が、リンク121から離れ
るように生成される。たとえば第5図のような場合には
、J+o+ J++ともに負の方向(時計まわり)に回
転させる。回転量はセグメント毎の動作I旨令と同等と
するが、このようにして得られた回避指令al(t)=
(ΔJeanΔJ + +、 j)がセグメントデータ
生成器へ送られる。
以上の実施例においては、各衝突回避器は腕の幾何学的
な位置関係に関する情報をコントローラ内の他のブロッ
クや相手の衝突回避器から得るようにしているが、これ
らの情報は視覚センサや触覚センサなどの外界センサを
利用しても得られる。
な位置関係に関する情報をコントローラ内の他のブロッ
クや相手の衝突回避器から得るようにしているが、これ
らの情報は視覚センサや触覚センサなどの外界センサを
利用しても得られる。
このときの構成を第6図に示す。同図において、1〇八
は第10ボツト用外界センサ、lOBは第20ボア)用
外界センサであり、l#s、(t)、 WS2(t)が
各外界センサIOA、 10Bからの情報である。この
第6図における衝突回避の手法については、前記の実施
例と同様であるので、説明は省略する。
は第10ボツト用外界センサ、lOBは第20ボア)用
外界センサであり、l#s、(t)、 WS2(t)が
各外界センサIOA、 10Bからの情報である。この
第6図における衝突回避の手法については、前記の実施
例と同様であるので、説明は省略する。
なお、以上の実施例においては、2つの腕における衝突
回避の制御方法について述べたが、3つ以上の腕におい
ても、2つの腕の場合の制御方法を拡張することにより
、実施することが可能である。
回避の制御方法について述べたが、3つ以上の腕におい
ても、2つの腕の場合の制御方法を拡張することにより
、実施することが可能である。
以上に述べたように、本発明においては、ロボットの少
なくとも2つの腕による協調作業システムにおいて、そ
れぞれの腕のコントロールループに衝突回避ブロックを
設けている。この衝突回避ブロックにより、両腕の幾何
学的な位置関係を分析し、両腕の衝突の危険性の有無を
検出し、衝突の危険性があるごときには、衝突を回避す
る指令が生成される。このように、ロボット制御システ
ム自体に衝突回避機能を持たせることにより、システム
は自律的に動作することになる。したがって、オペレー
タは、複数の腕による協調作業を計画する際、その複数
の腕の衝突に関して注意を払う必要がなくなり、大幅な
労力の軽減を図ることができる。
なくとも2つの腕による協調作業システムにおいて、そ
れぞれの腕のコントロールループに衝突回避ブロックを
設けている。この衝突回避ブロックにより、両腕の幾何
学的な位置関係を分析し、両腕の衝突の危険性の有無を
検出し、衝突の危険性があるごときには、衝突を回避す
る指令が生成される。このように、ロボット制御システ
ム自体に衝突回避機能を持たせることにより、システム
は自律的に動作することになる。したがって、オペレー
タは、複数の腕による協調作業を計画する際、その複数
の腕の衝突に関して注意を払う必要がなくなり、大幅な
労力の軽減を図ることができる。
第1図は本発明の実施例の基本的構成を示すブロック図
、第2図は衝突回避器における各腕の情報の交換の様子
を示すブロック図、第3図は2つの腕の配置関係を示す
説明図、第4図は衝突回避の手順を示すフローチャート
、第5図は第1の腕の衝突回避方法の説明図、第6図は
本発明の他の実施例の構成を示すブロック図、第7図は
従来のロボットコントローラの構成を示すブロック図、
第8図は従来のロボットコントローラによる作業計画の
説明図である。 1、 IA、 IB+指令生成器 2.2^、2B;セグメントデータ生成器3:第1軸制
御器 4:第2軸制御器5:第N軸制御器
6:ロボツト第1軸7;ロボット12軸
8zロボット第N軸9゛衝突回避ブロック 9A、
9B:衡突回避器10^、 108:外界センサ 特許出願人 株式会社 安用電機製作所代 理
人 小 堀 益 (ほか2名)第8図 (a)作業Aの実行 (b)作業Bの実行 (0作業A、Bの並行実行 第1図 第2図 第6図 第7図
、第2図は衝突回避器における各腕の情報の交換の様子
を示すブロック図、第3図は2つの腕の配置関係を示す
説明図、第4図は衝突回避の手順を示すフローチャート
、第5図は第1の腕の衝突回避方法の説明図、第6図は
本発明の他の実施例の構成を示すブロック図、第7図は
従来のロボットコントローラの構成を示すブロック図、
第8図は従来のロボットコントローラによる作業計画の
説明図である。 1、 IA、 IB+指令生成器 2.2^、2B;セグメントデータ生成器3:第1軸制
御器 4:第2軸制御器5:第N軸制御器
6:ロボツト第1軸7;ロボット12軸
8zロボット第N軸9゛衝突回避ブロック 9A、
9B:衡突回避器10^、 108:外界センサ 特許出願人 株式会社 安用電機製作所代 理
人 小 堀 益 (ほか2名)第8図 (a)作業Aの実行 (b)作業Bの実行 (0作業A、Bの並行実行 第1図 第2図 第6図 第7図
Claims (1)
- 1、産業用ロボットの少なくとも2つの腕による協調作
業システムにおいて、それぞれの腕のコントロールルー
プに衝突回避ブロックを設け、該衝突回避ブロックによ
り、自己の所属する腕の情報と他方の腕の情報とから両
腕の幾何学的な位置関係を分析し、両腕の衝突の危険性
の有無を検出し、衝突の危険性があるときには、衝突を
回避する指令を生成して両腕を制御することを特徴とす
る産業用ロボットにおける腕間の衝突回避制御方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP29438087A JPH01135491A (ja) | 1987-11-21 | 1987-11-21 | 産業用ロボットにおける腕間の衝突回避制御方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP29438087A JPH01135491A (ja) | 1987-11-21 | 1987-11-21 | 産業用ロボットにおける腕間の衝突回避制御方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01135491A true JPH01135491A (ja) | 1989-05-29 |
Family
ID=17806972
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP29438087A Pending JPH01135491A (ja) | 1987-11-21 | 1987-11-21 | 産業用ロボットにおける腕間の衝突回避制御方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH01135491A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH05204428A (ja) * | 1992-01-28 | 1993-08-13 | Fanuc Ltd | 複数ロボット制御方式 |
| JPH07271415A (ja) * | 1994-03-30 | 1995-10-20 | Nec Corp | 協調ロボット制御方法 |
| JP2016115074A (ja) * | 2014-12-12 | 2016-06-23 | ファナック株式会社 | 干渉回避位置決め機能を備えた数値制御装置 |
| US12491636B2 (en) * | 2021-05-26 | 2025-12-09 | Neuromeka Co., Ltd. | Collaborative robot having collision detection function and collision detection method of cooperative robot |
-
1987
- 1987-11-21 JP JP29438087A patent/JPH01135491A/ja active Pending
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH05204428A (ja) * | 1992-01-28 | 1993-08-13 | Fanuc Ltd | 複数ロボット制御方式 |
| JPH07271415A (ja) * | 1994-03-30 | 1995-10-20 | Nec Corp | 協調ロボット制御方法 |
| JP2016115074A (ja) * | 2014-12-12 | 2016-06-23 | ファナック株式会社 | 干渉回避位置決め機能を備えた数値制御装置 |
| US9983568B2 (en) | 2014-12-12 | 2018-05-29 | Fanuc Corporation | Numerical controller |
| US12491636B2 (en) * | 2021-05-26 | 2025-12-09 | Neuromeka Co., Ltd. | Collaborative robot having collision detection function and collision detection method of cooperative robot |
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