T-01-O-F-弧焊機(jī)器人坐標(biāo)系的設(shè)定

1、項目二 弧焊機(jī)器人坐標(biāo)系的設(shè)定本項目以弧焊機(jī)器人為例，系統(tǒng)地介紹了工業(yè)機(jī)器人坐標(biāo)系的分類、工具坐標(biāo)系的標(biāo)定、用戶坐標(biāo)系的標(biāo)定、點(diǎn)動坐標(biāo)系的標(biāo)定及零點(diǎn)標(biāo)定的方法等知識點(diǎn)，使學(xué)生能正確地選擇坐標(biāo)系，并對機(jī)器人進(jìn)行坐標(biāo)系標(biāo)定?！緦W(xué)習(xí)目標(biāo)】知識目標(biāo)：1）掌握弧焊機(jī)器人坐標(biāo)系的分類；2）掌握工具坐標(biāo)系的使用場合和標(biāo)定方法；3）掌握用戶坐標(biāo)系的使用場合和標(biāo)定方法；4）掌握點(diǎn)動坐標(biāo)系的使用場合和標(biāo)定方法；5）理解零點(diǎn)標(biāo)定的目的及其方法；能力目標(biāo)：1）能根據(jù)不同場合，合理選擇弧焊機(jī)器人坐標(biāo)系；2）能運(yùn)用3點(diǎn)法、6點(diǎn)法和直接輸入法完成弧焊機(jī)器人工具坐標(biāo)的標(biāo)定；3）能運(yùn)用3點(diǎn)法、4點(diǎn)法和直接輸入法完成弧焊機(jī)器人用

2、戶坐標(biāo)的標(biāo)定；4）能運(yùn)用3點(diǎn)法和直接輸入法完成弧焊機(jī)器人點(diǎn)動坐標(biāo)的標(biāo)定5）能運(yùn)用全軸零點(diǎn)位置標(biāo)定、簡易零點(diǎn)標(biāo)定、單軸零點(diǎn)標(biāo)定和輸入零點(diǎn)位置標(biāo)定的方法數(shù)據(jù)等方法完成弧焊機(jī)器人零點(diǎn)位置的標(biāo)定。【工作任務(wù)】任務(wù)一 坐標(biāo)系的分類任務(wù)二 工具坐標(biāo)系（Tool Frame）標(biāo)定任務(wù)三 用戶坐標(biāo)系（User Frame）標(biāo)定任務(wù)四 點(diǎn)動坐標(biāo)系（Jog Frame）標(biāo)定任務(wù)五 零點(diǎn)標(biāo)定（Mastering）任務(wù)一 坐標(biāo)系的分類【任務(wù)導(dǎo)讀】工業(yè)機(jī)器人的作業(yè)點(diǎn)在空間通過坐標(biāo)進(jìn)行標(biāo)識，通過選取不同的坐標(biāo)系可以快速有效地對工業(yè)機(jī)器人進(jìn)行示教編程，本任務(wù)以弧焊機(jī)器人為載體，介紹工業(yè)機(jī)器人坐標(biāo)系的分類及選取，使學(xué)生對工業(yè)

3、機(jī)器人坐標(biāo)有基本的認(rèn)識。【相關(guān)知識】一、坐標(biāo)系的概念工業(yè)機(jī)器人作為一個高度自動化的生產(chǎn)設(shè)備，能按既定軌跡實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)意圖，主要依賴兩個方面：正確的加工指令（即正確的程序）和正確的坐標(biāo)系統(tǒng)。這兩者相輔相成，任何一個出現(xiàn)錯誤都會導(dǎo)致機(jī)器人的運(yùn)行出錯。機(jī)器人的程序主要包含動作指令信息和位置信息：動作指令信息決定了機(jī)器人要采取什么樣的方式進(jìn)行動作（如直線方式、圓弧方式、點(diǎn)到點(diǎn)方式等）及作業(yè)的順序流程；位置信息包含當(dāng)前動作所要到達(dá)位置的準(zhǔn)確坐標(biāo)數(shù)據(jù)，這些位置坐標(biāo)數(shù)據(jù)的正確性依賴于當(dāng)前有效的坐標(biāo)系統(tǒng)。當(dāng)坐標(biāo)系統(tǒng)發(fā)生改變，即使程序不作任何修改，也會影響機(jī)器人實(shí)際到達(dá)的位置。所以正確的坐標(biāo)系統(tǒng)是程序正確編寫與執(zhí)行

4、。在工業(yè)機(jī)器人坐標(biāo)系和運(yùn)動命名原則（GB/T 16977-2005/ISO 9787:1999）中，對工業(yè)機(jī)器人的坐標(biāo)系進(jìn)行了定義。其中，固定在地面上的坐標(biāo)系稱為世界坐標(biāo)系；固定在安裝面上的坐標(biāo)系稱為基礎(chǔ)坐標(biāo)系。對于固定安裝的機(jī)器人，當(dāng)安裝完成后，坐標(biāo)系之間的對應(yīng)關(guān)系即唯一確定，兩種坐標(biāo)系之間的變換很容易進(jìn)行，機(jī)器人系統(tǒng)各類坐標(biāo)如圖2-1所示。圖2-1 機(jī)器人坐標(biāo)系示例二、FANUC弧焊機(jī)器人的坐標(biāo)系機(jī)器人空間位置使用坐標(biāo)系來表示，在不同的場合可以使用不同的坐標(biāo)系。FANUC弧焊機(jī)器人系統(tǒng)典型的坐標(biāo)系系統(tǒng)包括：全局坐標(biāo)系、工具坐標(biāo)系、用戶坐標(biāo)系和點(diǎn)動坐標(biāo)系，如表2-1所示：表2-1 FANUC

5、弧焊機(jī)器人坐標(biāo)系分類序號坐標(biāo)系名稱坐標(biāo)系概述1World Frame（全局坐標(biāo)系）是一個不可設(shè)置的缺省坐標(biāo)系。其原點(diǎn)是用戶坐標(biāo)系和點(diǎn)動坐標(biāo)系的參考位置，位于機(jī)器人內(nèi)預(yù)先定義的位置。2Tool Frame（工具坐標(biāo)系）是直角坐標(biāo)系，TCP 位于其原點(diǎn)。3User Frame（用戶坐標(biāo)系）是程序中記錄的所有位置的參考坐標(biāo)系，用戶可于任何地方定義該坐標(biāo)系。4Jog Frame（點(diǎn)動坐標(biāo)系）是為控制關(guān)節(jié)點(diǎn)動控制而設(shè)的坐標(biāo)系。（1）全局坐標(biāo)系：全局坐標(biāo)系又叫世界坐標(biāo)系，它依據(jù)右手直角坐標(biāo)系設(shè)立，其原點(diǎn)通常位于機(jī)器人足部軸的中心，軸和方向由直角坐標(biāo)系確定。因此，在多數(shù)場合，全局坐標(biāo)系等同于基礎(chǔ)坐標(biāo)系或直角

6、坐標(biāo)系。在全局坐標(biāo)系中的所有位移都是以直角坐標(biāo)系的方向和坐標(biāo)值來確定的，可以使機(jī)器人的控制點(diǎn)以空間直線或圓弧的方式進(jìn)行位移。（2）工具坐標(biāo)系：工具坐標(biāo)系是把機(jī)器人腕部法蘭盤所握工具的有效方向定為Z軸，把XYZ直角坐標(biāo)定義在工具的尖端點(diǎn)。工具坐標(biāo)系設(shè)置的目的有兩個：編程和機(jī)器人運(yùn)行的需要，用工具坐標(biāo)系把機(jī)器人的控制點(diǎn)移動到工具的某個基準(zhǔn)點(diǎn)上；示教編程的需要，根據(jù)工具的作業(yè)方向用工具坐標(biāo)系重新設(shè)置直線坐標(biāo)軸的方向。（3）用戶坐標(biāo)系：用戶坐標(biāo)系又稱基坐標(biāo)系或工件坐標(biāo)系，它是基于全局坐標(biāo)系的一個偏置坐標(biāo)系，一般情況下，機(jī)器人的示教、編程和運(yùn)行都可以基于全局坐標(biāo)系來完成，而不用設(shè)用戶坐標(biāo)系。但是，當(dāng)發(fā)生

7、以下三種情況時，用戶坐標(biāo)系就有設(shè)置的必要：作業(yè)對象的位置可能會發(fā)生輕微改變；機(jī)器人的運(yùn)行程序需要在多臺同類型的加工系統(tǒng)中重復(fù)使用；在與全局坐標(biāo)系平面不平行的其它平面上進(jìn)行示教編程。（4）點(diǎn)動坐標(biāo)系：點(diǎn)動坐標(biāo)系是機(jī)器人最基礎(chǔ)的坐標(biāo)系統(tǒng)，也是機(jī)器人唯一非線性的坐標(biāo)系。點(diǎn)動坐標(biāo)系由機(jī)器人上的各自然軸形成，每個軸都有自己的零位，通過零點(diǎn)標(biāo)定，可以在機(jī)器人丟失坐標(biāo)后重新找回零點(diǎn)。軸的方向通常按右手定則確定，點(diǎn)動坐標(biāo)系的運(yùn)動軌跡都是依各自軸的軸線為中心的回轉(zhuǎn)運(yùn)動。各坐標(biāo)系如圖2-2所示。 （a）全局坐標(biāo)系 （b）工具坐標(biāo)系 （c）用戶坐標(biāo)系 （d）點(diǎn)動坐標(biāo)系圖2-2 FANUC弧焊機(jī)器人的坐標(biāo)系機(jī)器人空間位置使用坐標(biāo)系來表示，在不同的場合可以使用不同的坐標(biāo)系，在機(jī)器人編程和運(yùn)行過程中，需根各個坐標(biāo)系的優(yōu)缺點(diǎn)進(jìn)行合理地選擇。坐標(biāo)系優(yōu)缺點(diǎn)對比如表2-2所示。表2-2 坐標(biāo)系應(yīng)用優(yōu)缺點(diǎn)序號坐標(biāo)系選擇優(yōu)點(diǎn)缺點(diǎn)1全局坐標(biāo)系操作簡單，無需設(shè)置坐標(biāo)通常只能在簡單的點(diǎn)位控制上，不能進(jìn)行精確的軌跡控制、作業(yè)對象位置不能發(fā)生改變、程序不具有同類型生產(chǎn)設(shè)備上的通用性、作業(yè)工具位置不能改變。2工具坐標(biāo)系可以實(shí)現(xiàn)精確的軌跡控制，作業(yè)工具位置發(fā)生改變后，通常只需重設(shè)工具坐標(biāo)，程序仍可正確運(yùn)行作業(yè)對象位置不能發(fā)生改變、程序不具有同類型生產(chǎn)設(shè)