JPS60217082A - Robot device for work - Google Patents

Robot device for work

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JPS60217082A
JPS60217082A JP7395284A JP7395284A JPS60217082A JP S60217082 A JPS60217082 A JP S60217082A JP 7395284 A JP7395284 A JP 7395284A JP 7395284 A JP7395284 A JP 7395284A JP S60217082 A JPS60217082 A JP S60217082A
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JP
Japan
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work
control device
robot
working
arm
Prior art date
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Pending
Application number
JP7395284A
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Japanese (ja)
Inventor
岸川 修
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Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
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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。
(57) [Summary] This bulletin contains application data before electronic filing, so abstract data is not recorded.

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の技術分野〕 本発明は、作業用ロボット装置に係り、特に、全体の複
雑化や大形化を招くことなく、しかも一台の装置で複数
種類の作業形態に対応できるようにした作業用ロボット
装置に関する。
[Detailed Description of the Invention] [Technical Field of the Invention] The present invention relates to a working robot device, and in particular, it is possible to use a single device to handle multiple types of work without complicating or increasing the overall size. The present invention relates to a working robot device that is compatible with the following.

〔発明の技術的背景とその問題点〕[Technical background of the invention and its problems]

最近、原子力発電プラン1〜の自動点検補修システムに
、作業能率の向上化および人体に対する放射線被曝低減
の観点からロボットの使用が考えられている。
Recently, the use of robots in automatic inspection and repair systems for nuclear power generation plans 1 to 1 is being considered from the viewpoint of improving work efficiency and reducing radiation exposure to the human body.

ところで、ロボットに、点検や道具を用いての補修など
の複雑な何種類もの異なる作業を行なわせるには、人間
の腕程度の自由度を有した作業用アームが必要となる。
By the way, in order to have a robot perform many different kinds of complicated tasks such as inspection and repair using tools, a working arm with a degree of freedom comparable to that of a human arm is required.

しかし、各作業用道具の動作モードは、一般に複雑であ
る。このため、1つの作業用アームで要求される全ての
作業を行なわせようとすると、作業用アーム全体が非常
に大形化するのを免れ得ず、実際問題として実用性に乏
しいものとなる。そこで、このような不具合を解消する
ために、作業用道具と、この道具を使用しての作業動作
だけが行なえるアームとを一体化した、いわゆる単機能
作業用アームの使用が考えられる。しかし、このように
すると、ロボットに多数の作業用途別アームを取付けな
ければならないので、この場合も全体の大形化を免れ得
ず、実用性に乏しいものとなる。このような理由から、
従来、複数種類の作業形態を必要とする場合には、1つ
の作業形態だけが行なえるロボット装置を必要な作業形
態数と同数用意し、これらに、それぞれ固有の作業を行
なわせる方式を採用している。
However, the operating mode of each work implement is generally complex. For this reason, if one working arm were to perform all the required work, the entire working arm would inevitably become extremely large, making it impractical as a practical matter. Therefore, in order to eliminate such problems, it is conceivable to use a so-called single-function work arm that integrates a work tool and an arm that can only perform work operations using the tool. However, in this case, it is necessary to attach a large number of arms for each work purpose to the robot, which inevitably increases the overall size of the robot and makes it impractical. For this reason,
Conventionally, when multiple types of work styles are required, a method has been adopted in which the same number of robot devices that can perform only one type of work are prepared as the number of required work types, and each of these robots is made to perform a specific work. ing.

このため、必要な作業形態数が多い場合には多数のロボ
ット装置を必要とするため非常に不経済であった。
For this reason, when a large number of work modes are required, a large number of robot devices are required, which is extremely uneconomical.

〔発明の目的〕[Purpose of the invention]

本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、そ
の目的とするところは、全体の大形化を招くことな、し
かも1台の装置で多種類の作業を行なわせることができ
る作業用ロボット装置を提供することにある。
The present invention has been made in view of these circumstances, and its purpose is to provide a work that does not increase the overall size and allows a single device to perform multiple types of work. The purpose of this invention is to provide a robot device for use in robots.

(発明の概要) 本発明に係る作業用ロボット装置は、ロボット本体に多
関節形補助作業用アームを取付けるとともに上記補助作
業アームで作業用途の異なった複数の多関節形作業用ア
ームのうちの所望のアームを上記ロボット本体に選択的
に、かつ脱着自在に取付けるようにしたことを特徴とし
ている。
(Summary of the Invention) A working robot device according to the present invention has an articulated auxiliary working arm attached to a robot body, and the auxiliary working arm selects one of a plurality of articulated working arms for different work purposes. The robot arm is selectively and removably attached to the robot body.

〔発明の実施例〕[Embodiments of the invention]

以下、本発明の実施例を図面を参照しながら説明する。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.

第1図は、本発明を原子カプラントの点検補修時に用い
られる作業用ロボット装置に適用した例の概略的な外観
図である。
FIG. 1 is a schematic external view of an example in which the present invention is applied to a working robot device used for inspection and repair of an atomic couplant.

すなわち、この作業用ロボット装置は、大きく別けて、
Uボット本体1と、このロボット本体1に取イ」けられ
た多関節形補助作業用アーム2と、ロボッ]・本体1に
脱着自在に取付けられた多関節形作業用アーム3とで構
成されている。
In other words, this work robot device can be broadly divided into:
The U-bot consists of a main body 1, a multi-joint auxiliary work arm 2 attached to the robot main body 1, and a multi-joint work arm 3 detachably attached to the robot main body 1. ing.

ロボット本体1は、胴部11と、頭部12と、脚部13
とて構成されている。胴部11の内部には第3図に示す
ように、電afi霞14と、マイクロコンピュータを主
体にして構成された作業管理制御装@15とが収容され
ている。作業管理制御装置115は、次に述べる補助作
業用アーム2および後述する作業用アーム3に動作指令
信号を与えるとともに頭部12に設けられた視野解析装
置(図示せず。)からの情報に基づいて脚部13を定め
られた通りに駆動するように構成されている。
The robot body 1 includes a body 11, a head 12, and legs 13.
It is made up of. As shown in FIG. 3, inside the body 11, an electronic AFI 14 and a work management control device @15 mainly composed of a microcomputer are housed. The work management control device 115 provides operation command signals to the auxiliary work arm 2 described below and the work arm 3 described later, and also provides operation command signals based on information from a visual field analysis device (not shown) provided in the head 12. The leg portion 13 is configured to be driven in a predetermined manner.

しかして、前記多関節補助作業用アーム2は、主として
次に述べる作業用アーム3を交換するためのもので、作
業管理側!Ill装置15から電気的指令信号の形で交
換すべきアーム名および交換指令が与えられたとき、丁
度、第1図に示すように、その先端に設けられたグリッ
パGで現在取付けられている作業用アーム3を掴んで取
外した後指定された作業用アーム3に交換する機能を有
している。
Therefore, the multi-joint auxiliary work arm 2 is mainly used to replace the work arm 3 described below, and is used for work management! When the name of the arm to be replaced and the replacement command are given from the Ill device 15 in the form of an electrical command signal, as shown in FIG. It has a function of grasping and removing the working arm 3 and then replacing it with a designated working arm 3.

一方、前記作業用アーム3は、実際には複数個用意され
ている。すなわち、第1図に示すように掴み動作専用の
もの、第2図に示すようにネジ回し専用のものと言った
具合に、そのアーム固有の作業だけを行なえる自由度の
ものが複数個用意されており、この中から選択された1
つの作業用ア−ム3が前述した補助作業用アーム2の助
けを借りてロボット本体1に取付けられている。各作業
用アー=ム3の内部には、第3図に示すように、各関節
を動作さけるアクチュエータ21.22.23と、これ
らアクチュエータの動作状態を検出するセンサー24.
25.26と、前記作業管理制御装置15からの動作指
令信号に基づいて前記電源装置14の出ノjを前記アク
チュエータ21.22.23に与え−C指令どうりに作
業用アーム3を動作させるマ、イクロコンビコータを主
体にして構成された駆動制御装置27どが収容されてい
る。
On the other hand, a plurality of working arms 3 are actually prepared. In other words, there are multiple types of arms that can be used to perform specific tasks, such as one for grasping as shown in Figure 1, and one for screwdriving as shown in Figure 2. 1 selected from these
Two working arms 3 are attached to the robot body 1 with the help of the auxiliary working arms 2 mentioned above. As shown in FIG. 3, inside each working arm 3, there are actuators 21, 22, and 23 that operate each joint, and sensors 24, 22, and 23 that detect the operating states of these actuators.
25.26, and based on the operation command signal from the work management control device 15, the output j of the power supply device 14 is given to the actuator 21, 22, and 23, and the working arm 3 is operated according to the -C command. A drive control device 27 mainly composed of a microcoater and a microcoater is housed therein.

なお、前記作業管理側till装置15と駆動制御装置
27との間の信号の授受は多重化通信方式、たとえば詩
分割多重化通信方式で行われている。したがって、作業
管理制御装置15から動作指令信号が与えられると、駆
動制御装置27は、その信号をwi読、変換して各アク
チュエータ21.22.23へ送出するようにしている
。また、前記駆動制御装置27は、この装置が搭載され
ている作業用アーム3がロボット本体1に取付けられた
とき、その作業用アーム固有の識別信号を作業管理制御
装置15に向けて送出するように構成されており、これ
によって作業管理制御装置15が誤った指令信号を送出
しないようにしている。
Note that signals are exchanged between the work management side till device 15 and the drive control device 27 using a multiplex communication method, for example, a verse division multiplex communication method. Therefore, when an operation command signal is given from the work management control device 15, the drive control device 27 reads the signal, converts it, and sends it to each actuator 21, 22, and 23. Further, when the working arm 3 on which this device is mounted is attached to the robot body 1, the drive control device 27 is configured to send an identification signal unique to the working arm to the work management control device 15. This prevents the work management control device 15 from sending out erroneous command signals.

また、ロボット本体1と作業用アーム3との結合部分は
補助作業用アーム2による脱着交換作業の容易化を図る
ために、第4図に示すように構成された結合機構30と
なっている。すなわち、この結合機構30は、大きく別
けて、ロボット本体1側に設けられたソケツ+−m構3
1と、作業用アーム3側に設けられ上記ソケット機構3
1に嵌合結合するプラグ機構32とで構成されている。
Further, the connecting portion between the robot body 1 and the working arm 3 is a connecting mechanism 30 configured as shown in FIG. 4 in order to facilitate the attachment/detachment/replacement work by the auxiliary working arm 2. That is, this coupling mechanism 30 can be roughly divided into a socket +-m structure 3 provided on the robot body 1 side.
1 and the socket mechanism 3 provided on the working arm 3 side.
1 and a plug mechanism 32 that is fitted and coupled to the plug mechanism 1.

ソケッ+−m構31は、ロボット本体1の側面に固定さ
れたフランジ状の筒体33と、この筒体33の内面に軸
方向に向けて突設されたキー34と、ソケット機構31
にプラグ機構32を嵌合させた際にプラグ機構32が容
易にぬけ出すのを防止するためのボール35と、このボ
ール35の一部を筒体33の内面より内方に選択的に出
没させるボール押え機構36と、ロボット本体1側に位
置する電源装置14および作業管理制御装置15と作業
用アーム3側に位置づる駆動制御装@27とを電気的に
接続するだめの接続ピン37とで構成されている。なお
、前記ボール押え機構36は、図示しないモータやシリ
ンダ等により歯車を介して図中実線矢印で示すように移
動できるように構成されており、図中右方向に移動した
ときには、ボール35の一部分が筒体33の内面より内
側に位置するようにボール35を押圧し、また、図中左
方向に移動したときには、ボール35に押圧力を作用さ
せないようにしている。そして、上記のような移動は、
作業管理制御l装置15からの指示によって行われる。
The socket +-m structure 31 includes a flange-shaped cylinder 33 fixed to the side surface of the robot body 1, a key 34 protruding from the inner surface of the cylinder 33 in the axial direction, and the socket mechanism 31.
A ball 35 is provided to prevent the plug mechanism 32 from easily slipping out when the plug mechanism 32 is fitted into the body, and a portion of the ball 35 is selectively protruded and retracted inward from the inner surface of the cylinder body 33. The ball holding mechanism 36 is connected to a connecting pin 37 that electrically connects the power supply device 14 and work management control device 15 located on the robot body 1 side to the drive control device @27 located on the work arm 3 side. It is configured. The ball holding mechanism 36 is configured to be movable as shown by the solid line arrow in the figure via gears by a motor, cylinder, etc. (not shown), and when it moves to the right in the figure, a portion of the ball 35 is moved. The ball 35 is pressed so that it is positioned inside the inner surface of the cylindrical body 33, and no pressing force is applied to the ball 35 when it moves to the left in the figure. And the above movement is
This is done according to instructions from the work management control device 15.

一方、前記プラグ機構32は、前記筒体33に僅かの間
隙をあけて嵌入する太さの凸部38と、この凸部の外周
に設けられ前記ボール35と係合する係合溝39と、前
記キー34が嵌入するキーtM40と、前記接続ビン3
7に嵌合して電気的な接続をなす接続プラグ41とで構
成されている。なお、各作業用アーム3のプラグ機構は
全て上述した構成となっている。
On the other hand, the plug mechanism 32 includes a convex portion 38 having a thickness that fits into the cylindrical body 33 with a slight gap, and an engagement groove 39 provided on the outer periphery of the convex portion and engaging with the ball 35. The key tM40 into which the key 34 fits, and the connection bin 3
and a connection plug 41 that fits into the connector 7 to establish an electrical connection. In addition, all the plug mechanisms of each working arm 3 have the above-mentioned configuration.

このような構成であると、作業形態に応じて、その作業
を実施できる作業用アーム3を選択し、この選択された
作業用アーム3を第1図に示ずように補助作業用アーム
2でロボット本体1に取付ければ、目的とする作業を支
承な〈実施できることになる。そして、この場合には、
常時、ロボット本体1に取付けられているアームの数は
、補助作業用アーム2と、目的の作業を行なわせるため
の作業用アーム3との2本だけとなる。補助作業用アー
ム2は、主として作業用アーム3の交換に供されるもの
であるからそれ程の自由度を必要としない。また、作業
用アーム3は、指定された作業だけを行なえる自由度だ
け備えていればよいので、これもそれ程の自由度を必要
としない。このため、補助作業用アーム2と作業用アー
ム3とはそれ程複雑な構成にはならず、これらが大形化
するようなことはない。したがって、両アームを取付け
た状態での全体の大きさもそれほど大きくはならず、結
局、全体の大形化を招くことなく、しかも1台の装置で
多種類の作業を行なわせることがてき、実用性に富んだ
ロボット装置を(qることかできる。また、この実施例
の場合には、ロボット本体1側に設けられl〔作業管理
制御装置15と作業用アーム3側に設けられた駆動制御
装置27との間での信号の授受を多重化通信方式で行な
うようにしているので、ロボット本体1と作業用アーム
3との間の信号線の数を少なくでき、これによってロボ
ット本体1と作業用アーム3との間に設けられる脱着自
在な結合機構30の構成を単純化できる利点もある。さ
らに、作業用アーム3をロボッI・本体1に取付けたと
き、上記作業用アーム3に内蔵された駆動制御措置27
からその作業用アーム固有の識別信号を作業管理制御装
置15に向けて送信するようにしているので、作業管理
制御装置15側では実際にどの作業用アーム3が取付け
られたかを判断することがで、これによって誤った指令
信号の送出で作業用アーム3が破壊されるのを防止する
ことができる。
With such a configuration, a working arm 3 that can perform the work is selected according to the work type, and the selected working arm 3 is used as the auxiliary working arm 2 as shown in FIG. If it is attached to the robot body 1, it will be possible to carry out the intended work. And in this case,
The number of arms attached to the robot body 1 at all times is only two: the auxiliary work arm 2 and the work arm 3 for performing the desired work. Since the auxiliary work arm 2 is mainly used for replacing the work arm 3, it does not require such a degree of freedom. Further, since the work arm 3 only needs to have a degree of freedom that allows it to perform only the specified work, it does not require that much degree of freedom. Therefore, the auxiliary work arm 2 and the work arm 3 do not have a very complicated structure, and do not become large in size. Therefore, the overall size with both arms attached does not increase so much, and in the end, it is possible to perform many types of work with one device without increasing the overall size, making it practical. In addition, in the case of this embodiment, the work management control device 15 and the drive control device provided on the work arm 3 side are provided on the robot body 1 side. Since signals are sent and received with the device 27 using a multiplex communication method, the number of signal lines between the robot body 1 and the work arm 3 can be reduced, and this allows the robot body 1 and the work arm 3 to communicate easily. There is also the advantage that the configuration of the removable coupling mechanism 30 provided between the working arm 3 and the working arm 3 can be simplified.Furthermore, when the working arm 3 is attached to the robot I/main body 1, the Drive control measures 27
Since the identification signal unique to the working arm is transmitted to the work management control device 15, the work management control device 15 side cannot determine which work arm 3 is actually attached. This makes it possible to prevent the working arm 3 from being destroyed due to the sending of an erroneous command signal.

なお、本発明は、上述した実施例に限定されるものでは
なく、種々変形することができる。たとえば、各種の作
業工具は、その作業動作である回転、旋回、引張り、圧
縮等の共通ずる動作を必要とするものが多い。そこで、
これらの作業動作を整理し、同じ動作を必要とするもの
ごとにアームを共通化させ、作業工具を交換できるよう
にするとともに作業工具の作業動作が異なる毎にアーム
を交換するようにしてもよい。この場合、作業工具側に
マイクロコンピュータのような機能を有するものを搭載
することは困難であるから、アーム側のマイクロコンピ
ュータの指令によって作業工具は制御される。また、こ
の場合、各作業工具に、これらの工具が取付けられたと
き、その工具固有の識別信号を送出する要素を設け、ア
ームに接続された際どの工具が取付けられたかをアーム
側で判断できるようにしてもよい。
Note that the present invention is not limited to the embodiments described above, and can be modified in various ways. For example, many of the various types of work tools require common shearing motions such as rotation, rotation, tension, and compression. Therefore,
It is also possible to organize these work movements and use a common arm for items that require the same movement, so that the work tools can be exchanged, and the arms can be replaced each time the work tools have different work movements. . In this case, since it is difficult to mount something with a function such as a microcomputer on the working tool side, the working tool is controlled by commands from the microcomputer on the arm side. Additionally, in this case, each work tool is provided with an element that sends out an identification signal unique to that tool when these tools are attached, allowing the arm to determine which tool is attached when connected to the arm. You can do it like this.

〔発明の効果〕〔Effect of the invention〕

以上詳述したように、本発明によれば、作業用途の異な
った複数の作業用アームを作業形態に合せてロボット本
体に脱着自在に取付けられるようにしたので、従来の固
定式のものに比べて幅広い作業形態に対応可能となり、
作業範囲を拡大できるばかりか作業内容によりロボット
を交換する必要がないので作業能率を大幅に向上させる
ことができる。また、1台のロボット装置で複数種類の
作業を行なわせることができるので従来のように単機能
のロボット装置を複数台設ける場合に比べて経済的に有
利なロボット装置を提供できる。
As detailed above, according to the present invention, a plurality of working arms for different working purposes can be detachably attached to the robot body according to the working form, so compared to the conventional fixed type. This makes it possible to handle a wide range of work formats,
Not only can the work range be expanded, but there is no need to replace the robot depending on the work content, so work efficiency can be greatly improved. Furthermore, since one robot device can perform a plurality of types of work, it is possible to provide a robot device that is more economically advantageous than the conventional case where a plurality of single-function robot devices are provided.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図は本発明の一実施例に係る作業用ロボット装置の
概略外観図、第2図は同装置に選択的に取付けられる別
の作業用アームの側面図、第3図は同装置の主要部の電
気回路図、第4図は同装置においてロボット本体と作業
用アームとを結合させる機構を説明すための図である。 1・・・ロボッ]・本体、2・・・多関節形補助作業用
アーム、3・・・多関節形作業用アーム、11・・・胴
部、12・・・頭部、13・・・脚部、14・・・電源
装置、15・・・作業管理制御装置、21.22.2−
3・・・アクチュエータ、24.25.26・・・セン
サー、27・・・駆動制御装置、30・・・結合機構。 第1図 3 第2図
Fig. 1 is a schematic external view of a working robot device according to an embodiment of the present invention, Fig. 2 is a side view of another working arm selectively attached to the same device, and Fig. 3 is a main part of the device. FIG. 4 is a diagram for explaining the mechanism for connecting the robot body and the working arm in the same device. 1... Robot] Main body, 2... Multi-jointed auxiliary work arm, 3... Multi-joint work arm, 11... Torso, 12... Head, 13... Legs, 14... Power supply device, 15... Work management control device, 21.22.2-
3...Actuator, 24.25.26...Sensor, 27...Drive control device, 30...Coupling mechanism. Figure 1 3 Figure 2

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] (1) 電源装置および作業管理制御装置を内蔵したロ
ボット本体と、この本体に機械的および電気的に結合さ
れ前記作業管理制御装置からの電気的指令信号にしたが
った動作を行なう多関節形補助作業用アームと、前記ロ
ボット本体に設けられ上記本体への機械的結合と前記作
業管理制御装置および前記電R装置への電気的な結合と
をなす脱着自在な結合m構を構成する一方の要素と、前
記結合機構を構成する他方の要素をそれぞれ有し前記多
関節形補助作業用アームの動作によって上記他方の要素
が前記一方の要素に結合されて前記ロボット本体に選択
的に取付けられ前記作業管理制御装置からの電気的指令
信号にしたがって動作する作業用途の異なった複数の多
関節形作業用アームとを具備してなることを特徴とする
作業用ロボット装置。 (2J 前記各多関節形作業用アームは、それぞれ前記
電源装置から給電されて各関節を動作させるアクチュエ
ータおよび前記作業管理制御装置からの指令信号にした
がって上記アクチュエータを制御する駆動制御装置とを
内蔵したものであることを特徴とする特許請求の範囲第
1項記載の作業用ロボット装置。 (3前記作業管理制御装置および前記駆動制御装置は、
両者間での信号の授受を多重化通信方式で行なうもので
あることを特徴とする特許請求の範囲第2項記載の作業
用ロボット装置。 (牛 前記駆動制御装置は、この装置の搭載されている
前記多関節作業用アームが前記ロボット本体に取付けら
れたとき、そのアーム固有の識別信号を前記作業管理制
御装置に向けて送信するものであることを特徴とする特
許請求の範囲第2項または第3項記載の作業用ロボット
装置。
(1) A robot body with a built-in power supply and a work management control device, and an articulated auxiliary work that is mechanically and electrically coupled to this main body and performs operations in accordance with electrical command signals from the work management control device. and one element constituting a removable coupling structure provided on the robot body and making mechanical coupling to the robot body and electrical coupling to the work management control device and the electric R device. , each having the other element constituting the coupling mechanism, and the other element is coupled to the one element and selectively attached to the robot body by the operation of the multi-jointed auxiliary work arm, and is selectively attached to the robot body to manage the work. 1. A working robot device comprising a plurality of articulated working arms for different working purposes that operate according to electrical command signals from a control device. (2J) Each of the multi-jointed working arms has a built-in actuator that receives power from the power supply to operate each joint, and a drive control device that controls the actuator in accordance with command signals from the work management control device. The working robot device according to claim 1, characterized in that: (3) the work management control device and the drive control device include:
3. The working robot apparatus according to claim 2, wherein signals are sent and received between the two using a multiplex communication method. (Cow) When the multi-joint work arm on which this device is mounted is attached to the robot body, the drive control device transmits an identification signal unique to the arm to the work management control device. A working robot device according to claim 2 or 3, characterized in that:
JP7395284A 1984-04-13 1984-04-13 Robot device for work Pending JPS60217082A (en)

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2012064218A (en) * 2010-09-20 2012-03-29 Alstom Technology Ltd Robot platform for remotely controlled and/or autonomous inspection of technical facility
WO2020200800A1 (en) * 2019-04-01 2020-10-08 Franka Emika Gmbh Robot system for the coordinated control of a robot manipulator and an external robot module
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