JPH07104826A - ロボットの制御装置 - Google Patents

ロボットの制御装置

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Publication number
JPH07104826A
JPH07104826A JP26956293A JP26956293A JPH07104826A JP H07104826 A JPH07104826 A JP H07104826A JP 26956293 A JP26956293 A JP 26956293A JP 26956293 A JP26956293 A JP 26956293A JP H07104826 A JPH07104826 A JP H07104826A
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JP
Japan
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speed
acceleration
deceleration
stop
preparation speed
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Pending
Application number
JP26956293A
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English (en)
Inventor
Yoshiji Yamamoto
吉二 山本
Katsuhiro Komuro
克弘 小室
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Toyoda Koki KK
Original Assignee
Toyoda Koki KK
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Filing date
Publication date
Application filed by Toyoda Koki KK filed Critical Toyoda Koki KK
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Abstract

(57)【要約】 【目的】ロボットのハンドによる物品の把持時又は放置
時の移動動作を滑らかに行えることが可能な教示及び動
作プログラムの作成を容易にすること。 【構成】段階減速モードが指定されると、減速過程決定
手段(202-222) により、停止位置、第1の値及び第2の
値に基づいて、目標速度から減速過程に移行する減速位
置、減速過程から停止準備速度に移行する停止準備速度
開始位置、停止準備速度から減速過程に移行する停止準
備速度終了位置が決定される。現在位置が、減速過程決
定手段により決定された減速位置、停止準備速度開始位
置、停止準備速度終了位置に達した時には、それぞれ、
所定の減速度で速度を減少させ、減速過程から所定の停
止準備速度に切換え、停止準備速度から所定の減速度で
速度を減少させて減速させた後、現在位置が停止位置に
達した時に停止させる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、ロボットにおいて物品
をハンドにより握持して移送する時、物品の握持又は放
置が滑らかに行えるようなプログラムを容易に組むこと
を可能としたロボットの制御装置に関する。
【0002】
【従来の技術】従来、ロボットのハンドで物品を握持し
て、図10に示すように、物品を位置P1から位置P6
へ移動させる場合には、教示過程で位置P1で停止させ
る少し前の位置P2及び位置P6で停止させる少し前の
位置P5を余分に教示する必要があった。そして、ロボ
ットの動作プログラムでは、位置P1での物品の握持動
作に関して、位置P2へのMOVE命令語、移動速度を
所定の停止準備速度(例えば、最高速度の30%程度)
とする命令語、位置P1へのMOVE命令語、クランプ
命令語、位置P2へのMOVE命令語、移動速度を元の
目標速度に変更する命令語、位置P3へのMOVE命令
語が設けられていた。これにより、ロボットは位置P
1、P6に対して少し手前の区間P2−P1、区間P5
−P6で停止準備速度となり、位置P1、P6で滑らか
に停止でき、物品を傷つけることなく握持又は放置する
ことができる。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
ように、教示過程において、1つの停止位置に対して、
位置P2等の1つの停止準備位置を余分に教示する必要
があること、さらに、動作プログラムの作成時には、1
つの停止位置への位置決めに対して、停止準備位置P2
等に対するMOVE命令語、停止準備速度へ切り換える
速度命令語、さらに、物品を握持した後に加速する場合
に、加速準備位置P2等に対するMOVE命令語、速度
を目標速度に戻す速度命令語の合計4つの命令語が余分
に必要である。この結果、教示動作、プログラム作成が
煩雑となった。又、停止準備位置や加速準備位置を停止
位置の前後どの程度とするかは、作業者の勘に依存する
ことが多く、教示動作が極めて煩雑となっていた。
【0004】本発明は上記の課題を解決するために成さ
れたものであり、その目的は、ロボットがハンドにより
物品を握持して移動させる時に、握持時又は放置時に物
品を傷付けることがないように滑らかな握持や放置が可
能な教示及び動作プログラムの作成を容易に行えるよう
にすることである。
【0005】
【課題を解決するための手段】請求項1の発明は、目標
速度から停止位置に至る減速過程において、停止に至る
前の一定の停止準備速度を決定する第1の値を記憶する
第1記憶手段と、停止準備速度の継続時間を決定する第
2の値を記憶する第2記憶手段と、減速過程において、
停止前に停止準備速度を経て停止位置に至る段階減速モ
ードを指定する減速モード指定手段と、減速モード指定
手段により段階減速モードが指定された場合には、停止
位置、第1の値及び第2の値に基づいて、目標速度から
減速過程に移行する減速位置、減速過程から停止準備速
度に移行する停止準備速度開始位置、停止準備速度から
減速過程に移行する停止準備速度終了位置を決定する減
速過程決定手段と、現在位置が、減速過程決定手段によ
り決定された減速位置、停止準備速度開始位置、停止準
備速度終了位置に達した時には、それぞれ、所定の減速
度で速度を減少させ、減速過程から所定の停止準備速度
に切換え、停止準備速度から所定の減速度で速度を減少
させて減速させた後、現在位置が停止位置に達した時に
停止させる速度制御手段とを有するロボットの制御装置
である。
【0006】請求項2の発明は、上記の減速過程と同様
に加速過程において、停止位置から中間の一定の加速準
備速度を経たのち所定の割合で目標速度まで加速するよ
うにした制御装置である。
【0007】
【作用及び発明の効果】請求項1の発明では、ロボット
の減速過程を指令する時に段階減速モードが指定される
と、減速過程決定手段により、停止位置、第1の値及び
第2の値に基づいて、目標速度から減速過程に移行する
減速位置、減速過程から停止準備速度に移行する停止準
備速度開始位置、停止準備速度から減速過程に移行する
停止準備速度終了位置が決定される。そして、速度制御
手段により、現在位置が、減速過程決定手段により決定
された減速位置、停止準備速度開始位置、停止準備速度
終了位置に達した時には、それぞれ、所定の減速度で速
度を減少させ、減速過程から所定の停止準備速度に切換
え、停止準備速度から所定の減速度で速度を減少させて
減速させた後、現在位置が停止位置に達した時に停止さ
せる制御が行われる。
【0008】このように段階減速モードが指令される
と、減速状態から減速準備速度に切り換える位置が自動
的に決定されるので、その位置を教示する必要がなく、
教示が簡便に行える。又、減速準備速度をどの程度とす
るか、減速準備速度で移動させる時間又は距離をどの程
度とするかは、第1の値、第2の値によって自動的に可
変的に決定できるので、減速準備速度に切り換える位置
を停止位置に対してどの程度前に設定すれば良いか等を
作業者が経験的に決定する必要がないため、教示操作が
簡便となる。さらに、動作プログラムにおいても、段階
減速モードを指定して停止位置に対する命令だけで、上
記の段階減速を経た停止が実行されるので、動作プログ
ラムの作成が容易となる。
【0009】請求項2の発明では、加速モード指定手段
により段階加速モードが指定された場合には、停止位
置、第1の値及び第2の値に基づいて、停止位置からの
加速後に加速準備速度に移行する加速準備速度開始位
置、加速準備速度から加速過程に移行する加速準備速度
終了位置、加速過程から目標速度へ移行する目標速度開
始位置が決定される。そして、速度制御手段により、現
在位置が、加速準備速度開始位置、加速準備速度終了位
置、目標速度開始位置に達した時には、それぞれ、加速
過程から所定の加速準備速度に切換え、加速準備速度か
ら所定の加速度で速度を増加させて加速させた後、現在
位置が目標速度開始位置に達した時に加速過程から目標
速度に切換える制御が実行される。
【0010】このように段階加速モードが指令される
と、加速状態から加速準備速度に切り換える位置が自動
的に決定されるので、その位置を教示する必要がなく、
教示が簡便に行える。又、加速準備速度をどの程度とす
るか、加速準備速度で移動させる時間又は距離をどの程
度とするかは、第1の値、第2の値によって自動的に可
変的に決定できるので、加速準備速度に切り換える位置
を停止位置に対してどの程度先に設定すれば良いか等を
作業者が経験的に決定する必要がないため、教示操作が
簡便となる。さらに、動作プログラムにおいても、段階
加速モードを指定して停止位置から次の位置決め点に対
する命令だけで、上記の段階加速を経て目標速度までの
加速が実行されるので、動作プログラムの作成が容易と
なる。
【0011】
【実施例】以下本発明を具体的な実施例に基づいて説明
する。図1は6軸多関節ロボットの機構を示した機構図
である。10がロボット本体であり、フロアに本体10
を固定するベース13が配設され、ベース13上にはコ
ラム12が固設されており、コラム12はボディ14を
回転自在に配設している。ボディ14はアッパーアーム
15を回動自在に軸支し、アッパーアーム15は、フォ
アアーム16を回動自在に軸支している。ボディ14、
アッパーアーム15、フォアアーム16は、それぞれ、
サーボモータSm1,Sm2,Sm3(図2参照)によって、
軸a,b,cの回りに回転駆動される。この回転角はエ
ンコーダE1,E2,E3によって検出される。フォア
アーム16の先端部にはツイストリスト17がd軸の周
りに回転可能に軸支され、ツイストリスト17にはベン
ドリスト9がe軸の周りに回動自在に軸支されている。
ベンドリスト9には先端にフランジ18aを有するスイ
ベルリスト18がf軸の回りに回転可能に軸支されてい
る。また、フランジ18aにはハンド19が取り付けら
れている。d軸、e軸、f軸はサーボモータSm4、Sm
5、Sm6によって駆動され、その回転角はエンコーダE
4,E5,E6によって検出される。ハンド19の開閉
動作は工具駆動回路23により制御される。
【0012】図2は、本発明のロボットの制御装置の電
気的構成を示したブロックダイヤグラムである。CPU
20には、メモリ25、サーボモータを駆動するための
サーボCPU22a〜22f、動作開始指令、ジョグ運
転の指令、教示点の指示等を行う操作盤26が接続され
ている。ロボットに取付けられた各軸a〜f駆動用のサ
ーボモータSm1〜Sm6は、それぞれサーボCPU22a
〜22fによって駆動される。
【0013】サーボCPU22a〜22fのそれぞれ
は、CPU20から出力される各軸の角度指令値θ1
θ6 、慣性モーメントDi 、重力トルクTi に基づい
て、サーボモータSm1〜Sm6の出力トルクを制御する。
各駆動軸に連結されたエンコーダE1〜E6の出力する
検出角度α1 〜α6 はCPU20及びサーボCPU22
a〜22fに入力しており、CPU20による各軸の慣
性モーメント及び重力トルクの演算及びサーボCPU2
2a〜22fによる位置フィードバック制御、速度フィ
ードバック制御、電流フィードバック制御に用いられ
る。
【0014】メモリ25にはロボットを教示点データに
従って動作させるためのプログラムが記憶されたPA領
域とハンド19の位置と姿勢を表す教示点データを記憶
するPDA領域と加速度(減速度)の指令値及び目標速
度を記憶するSDA領域、段階減速モード、段階加速モ
ードにおける第1の値a、第2の値tの組合せを表とし
て記憶したITA領域、補間演算により求められた補間
点における各軸の角度指令値θ1 〜θ6 を記憶するIN
A領域とエンコーダE1〜E6から出力された検出角度
α1 〜α6 を記憶するANG領域とが形成されている。
【0015】次に、本装置の作動について説明する。図
6はRAM25のPA領域に記憶されている動作プログ
ラムである。この動作プログラムにより、ロボットのハ
ンドの先端は図7に示すように移動する。行番号1のa
ccel命令は、停止位置(開始位置)から目標速度へ
移行する加速過程及び目標速度から停止位置(目標位
置)へ移行する減速過程における加速度及び減速度(機
械の出力し得る最大加速度Aに対する割合100c%
(図6では100c=100%))を指令する命令語で
ある。行番号2のspeed命令は、目標速度(機械の
出力し得る最大速度Vに対する割合100b%(図6で
は100b=100%))である。行番号3はハンド先
端を機械原点に位置決めする命令語であり、行番号4は
教示点P2へ位置決めするMOVE命令語、行番号5は
教示点P1に段階減速モードにより位置決めするMOV
EP命令であり、その行番号のパラメータの「+1」の
数字は図9に示すように段階減速モードの第1の値a、
第2の値tの組を特定するTYPE番号であり、符号は
「+」は段階減速を意味する。
【0016】行番号6はハンドを閉じて物品を握持する
ための命令語である。行番号7は教示点P2へ段階加速
モードにより位置決めするMOVEP命令語であり、パ
ラメータの「−1」の数字は図9に示すように段階加速
モードの第1の値a、第2の値tの組を特定するTYP
E番号であり、符号は「−」は段階加速を意味する。行
番号8は教示点P3へ通常モードにより位置決めするM
OVE命令語であり、行番号9は行番号5と同様に教示
点P4に段階減速モードにより位置決めするMOVEP
命令であり、行番号10はハンドを開いて物品を放置す
るための命令語である。行番号11は行番号7と同様に
教示点P3へ段階加速モードにより位置決めするMOV
EP命令語であり、行番号12は行番号3と同様にハン
ド先端を機械原点に位置決めする命令語である。
【0017】図6の動作プログラムにより、ロボット
は、図7に示すように、原点からP2点を経由してP1
点で停止し、その後、ハンド19を閉じて物体を握持
し、P2点、P3を経由してP4点に移動して、ハンド
19を開いて、物体を放置し、P3点を経由して原点に
移動することが可能である。図7において、P1〜P4
点が教示点である。
【0018】図3は、CPU20による動作プログラム
を解読するための主プログラムのフローチャートであ
る。ステップ100において、MOVE命令語が解読さ
れると、ステップ102において、現在位置から指定さ
れた教示点までハンド19を移動させるための補間演算
が実行される。そして、補間演算により求められた各軸
の角度指令値θ1 〜θ6 はサーボCPU22a〜22f
に出力される。又、ステップ104において、MOVE
P命令語が解読されると、ステップ106において、そ
の命令語に表記されているパラメータから段階減速又は
段階加速による位置決め処理が実行される。この処理手
順については後述する。
【0019】ステップ108でHAND OFF命令語
が解読されると、ステップ110において、工具駆動回
路23にハンド19を開く指令を与える。又、ステップ
112でHAND ON命令語が解読されると、ステッ
プ114において、工具駆動回路23にハンド19を閉
じる指令を与える。
【0020】ステップ116においてACCEL 又はSPEED
命令語であると判定された場合には、ステップ118に
おいて加速度の指令値c、目標速度の指令値bがRAM
25のSDA領域に設定される。
【0021】ステップ102及び106における教示点
間の補間演算は、良く知られたように、回転主軸法等を
用いて行うことができる(例えば、特開昭62−154
006号)。
【0022】次に、段階加速モード及び段階減速モード
による移動命令(MOVEP)の処理手順について図
4、図5を参照して説明する。図4、図5において、停
止位置(目標位置)Y、停止位置(開始位置)X、目標
速度からの減速を開始する減速位置S1、目標速度から
減速し、本実施例の特徴となる停止準備速度となる停止
準備速度開始位置S2等の位置は回転主軸法による主軸
の回りの角度を意味する。この角度の補間演算を行った
後、各補間点におけるロボットの各軸での回転角に変換
されて、次の指令値が決定される。
【0023】ステップ200において段階減速モ−ドで
あるか否かが判別され、上述したMOVEP命令の
「+」「−」で示されるパラメ−タが「+」であり段階
減速モードの場合にはステップ202〜210が実行さ
れ、パラメ−タが「−」であり段階加速モードの場合に
はステップ212〜220が実行される。ステップ20
2、212では、MOVEP命令語のパラメータTYP
Eの番号からITA領域に記憶されている図9に示す表
が検索されて、第1の値a、第2の値tが読み込まれ
る。ステップ204、214はMOVEP命令語による
目標教示点への移動に関し回転主軸法による目標位置と
開始位置の角度が変数Y、変数Xとして設定される。
【0024】減速準備速度及び加速準備速度をV0 、目
標速度をVm 、加速度及び減速度をAm 、最大速度を
V、最大加速度をA減速準備速度及び加速準備速度の継
続時間Tとすると、第1の値a、第2の値t、上述した
accel命令及びspeed命令によって示される1
00c%、100b%の値を用いて次の関係が成立す
る。
【0025】
【数1】Am =A・c
【数2】Vm =V・b
【0026】減速準備速度及び加速準備速度の継続時間
Tは第2の値tを用いて次式で定義する。
【数3】T=t・b
【数4】V0 =V・a
【0027】図8から明らかなように、停止位置Xに対
する加速準備速度開始位置W1は△U0U1U4の面積で、停
止位置Xに対する加速準備速度終了位置W2は四角形U0
U1U2U6の面積で、停止位置Xに対する目標速度開始位置
W3は五角形U0U1U2U3U7の面積で与えられる。又、停止
位置Yに対する減速位置S1は五角形R0R1R2R3R7の面積
で、停止位置Yに対する停止準備速度開始位置S2は四
角形R0R1R2R6の面積で、停止位置Yに対する停止準備速
度終了位置S3は△R0R1R4の面積で、それぞれ、与えら
れる。
【0028】よって、
【数5】W1=X+(V2 ・a2 )/(2A・c)
【数6】W2=X+(V2 ・a2 )/(2A・c)+t
・a・b・V
【数7】W3=X+(V2 ・b2 )/(2A・c)+t
・a・b・V
【数8】S1=Y−(V2 ・b2 )/(2A・c)−t
・a・b・V
【数9】S2=Y−(V2 ・a2 )/(2A・c)−t
・a・b・V
【数10】S3=Y−(V2 ・a2 )/(2A・c)
【0029】図4のステップ206〜210、及びステ
ップ216〜220において、上記の値が、それぞれ、
演算される。
【0030】次に、ステップ222において、上記で演
算された値に基づいて、速度制御が実行される。その処
理手順は図5に示されている。
【0031】即ち、ステップ300でCPUで管理して
いる現在位置Sが読み込まれた後、その現在位置と上記
の各値との大きさの比較が行われ、それぞれの領域に対
応した速度制御が実行される。即ち、次の処理が実行さ
れる。
【0032】1)現在位置が加速準備速度開始位置以前
の時(S≦W1) (ステップ302−304) 加速度c(Am =A・c)で加速する。 2)現在位置が加速準備速度開始位置と加速準備速度終
了位置との間にある時 (W1<S<W2) (ステップ306−308) 加速準備速度V0 =V・aで等速移動。 3)現在位置が加速準備速度終了位置と目標速度開始位
置との間にある時 (W2≦S<W3) (ステップ310−304) 加速度c(Am =A・c)で加速する。 4)現在位置が目標速度開始位置と減速位置との間にあ
る時 (W3≦S≦S1) (ステップ312−314) 目標速度Vm =V・bで等速移動。 尚、ステップ314の後は、ステップ328で経路が連
続して処理されるものか否かが判定され、経路が連続し
ていない場合には、ステップ330で図8の(a)に示
すような目標位置への通常の停止動作が実行される。一
方、経路が連続している場合には、目標速度で移動させ
ながら、本プログラムを一旦終了して、図3のメインプ
ログラムに戻り、次の命令語に従った処理が実行され
る。例えば、MOVE命令が連続している場合は、目標
位置で停止させることなく目標速度で移動させる。
【0033】5)現在位置が減速位置と減速準備速度開
始位置との間にある時 (S1≦S≦S2) (ステップ316−318) 減速度c(Am =A・c)で減速する。 6)現在位置が減速準備速度開始位置と減速準備速度終
了位置との間にある時 (S2<S<W3) (ステップ320−322) 減速準備速度V0 =V・aで等速移動。 7)現在位置が減速準備速度終了位置と停止位置との間
にある時 (S3≦S<Y) (ステップ324−318) 減速度c(Am =A・c)で減速する。
【0034】このような速度制御の結果、図7の位置P
1から位置P2、位置P3を経由して位置P4へ位置決
めする場合には、速度は図8の(b)に示すように変化
する。このようにして、物品を把持して移動させる場合
に、段階減速及び段階加速を行うことができる。従っ
て、従来行われていたように、物品を把持する前におい
て教示点を余分に設定しておき、速度を変化させる必要
がない。また、本実施例においては、図9に示すような
マップ状にa,tの値を記憶しておくことにより、作業
者は容易に段階減速及び段階加速を行うことができる。
さらに、本実施例の加速準備速度及び減速準備速度は最
大速度に対しての割合として設定されているので作業者
に理解し易く、作業し易い。尚、本実施例においては、
加速準備速度及び減速準備速度は、割合で示されている
が、直接数値を指定する方式としても良い。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の具体的な実施例装置で使用されるロボ
ットを示した構成図
【図2】ロボットの制御装置の構成を示したブロック
図。
【図3】CPUによる命令語解読の主処理手順を示した
フローチャート。
【図4】CPUによる各位置を決定するための処理手順
を示したフローチャート。
【図5】CPUによる速度制御の処理手順を示したフロ
ーチャート。
【図6】動作プログラムを示した説明図。
【図7】動作経路を示した説明図。
【図8】速度の変化の様子を示した説明図。
【図9】段階加速、段階減速を決定する第1の値、第2
の値を組合せを示した説明図。
【図10】従来の位置決め方法を示した説明図。
【符号の説明】
10…ロボット 18…スイベルリスト 18a…フランジ 19…ハンド 20…CPU(減速過程決定手段、加速過程決定手段、
速度制御手段) 22a〜22f…サーボCPU 25…RAM(第1記憶手段、第2記憶手段、減速モー
ド指定手段、加速モード指定手段) ステップ202〜210…減速過程決定手段 ステップ212〜220…加速過程決定手段 ステップ300〜330…速度制御手段

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 与えられた教示点にロボットのハンドを
    位置決めするロボットの制御装置において、 目標速度から停止位置に至る減速過程において、停止に
    至る前の一定の停止準備速度を決定する第1の値を記憶
    する第1記憶手段と、 前記停止準備速度の継続時間を決定する第2の値を記憶
    する第2記憶手段と、 前記減速過程において、停止前に前記停止準備速度を経
    て前記停止位置に至る段階減速モードを指定する減速モ
    ード指定手段と、 前記減速モード指定手段により前記段階減速モードが指
    定された場合には、前記停止位置、前記第1の値及び前
    記第2の値に基づいて、前記目標速度から減速過程に移
    行する減速位置、減速過程から前記停止準備速度に移行
    する停止準備速度開始位置、停止準備速度から減速過程
    に移行する停止準備速度終了位置を決定する減速過程決
    定手段と、 現在位置が、前記減速過程決定手段により決定された前
    記減速位置、前記停止準備速度開始位置、前記停止準備
    速度終了位置に達した時には、それぞれ、所定の減速度
    で速度を減少させ、減速過程から所定の停止準備速度に
    切換え、停止準備速度から所定の減速度で速度を減少さ
    せて減速させた後、現在位置が前記停止位置に達した時
    に停止させる速度制御手段とを有することを特徴とする
    ロボットの制御装置。
  2. 【請求項2】 与えられた教示点にロボットのハンドを
    位置決めするロボットの制御装置において、 停止位置から目標速度へ加速する加速過程において、停
    止から移動開始後の一定の加速準備速度を決定する第1
    の値を記憶する第1記憶手段と、 前記加速準備速度の継続時間を決定する第2の値を記憶
    する第2記憶手段と、 前記加速過程において、停止位置から移動開始後に前記
    加速準備速度を経て前記目標速度にへの加速を行う段階
    加速モードを指定する加速モード指定手段と、 前記加速モード指定手段により前記段階加速モードが指
    定された場合には、前記停止位置、前記第1の値及び前
    記第2の値に基づいて、前記停止位置からの加速後に前
    記加速準備速度に移行する加速準備速度開始位置、加速
    準備速度から加速過程に移行する加速準備速度終了位
    置、加速過程から前記目標速度へ移行する目標速度開始
    位置を決定する加速過程決定手段と、 現在位置が、前記加速過程決定手段により決定された前
    記加速準備速度開始位置、前記加速準備速度終了位置、
    前記目標速度開始位置に達した時には、それぞれ、加速
    過程から所定の加速準備速度に切換え、加速準備速度か
    ら所定の加速度で速度を増加させて加速させた後、現在
    位置が前記目標速度開始位置に達した時に加速過程から
    目標速度に切換える速度制御手段とを有することを特徴
    とするロボットの制御装置。
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