《工業(yè)機器人工作站系統集成》課件-工業(yè)機器人的坐標系

工業(yè)機器人的坐標系1.工業(yè)機器人坐標系概述目錄CONTENT2.廣州數控機器人工具坐標系的設定3.廣州數控機器人用戶坐標系的設定4.廣州數控機器人變位機坐標系的設定1.工業(yè)機器人坐標系概述1.工業(yè)機器人坐標系概述

機器人的坐標系包括關節(jié)坐標系、直角坐標系、工具坐標系、用戶坐標系，各坐標系的定義及相互關系如圖所示。

直角坐標系（也稱基坐標系）為機器人系統的基礎坐標系，其他笛卡爾坐標系均直接或者間接的基于此坐標系。

工具坐標系基于手腕坐標系定義，具體位姿可通過工具坐標系標定功能或直接輸入相關參數確定。

用戶坐標系基于基坐標系定義，可用于描述工件的位置。1.工業(yè)機器人坐標系概述（1）關節(jié)坐標系

指機器人的各軸相對原點位置的絕對角度。

將[模式選擇]鍵選擇“示教”模式，通過[坐標設定]鍵，切換系統的動作坐標系為關節(jié)坐標系，按下[使能開關]鍵，通過軸操作鍵，可使得機器人在各個軸的軸方向轉動。

在{主頁面}中，位置顯示區(qū)的“關節(jié)實際位置”顯示了當前機器人各個關節(jié)的角度值。1.工業(yè)機器人坐標系概述（2）直角坐標系

又稱卡笛爾坐標系或基坐標系，為機器人默認存在的坐標系，在直角坐標系下，機器人控制端點可沿圖所示的X、Y、Z軸平行移動或繞相應坐標軸旋轉。將[模式選擇]鍵選擇“示教”模式，通過[坐標設定]鍵，切換為直角坐標系，按下[使能開關]鍵，通過軸操作鍵，可使得機器人控制端點TCP在基坐標系各個軸的方向移動。

在{主頁面}中，位置顯示區(qū)的“位姿值”顯示了當前機器人控制端點TCP在直角坐標系下的位置值和姿態(tài)值。1.工業(yè)機器人坐標系概述（3）工具坐標系把機器人腕部法蘭盤所持工具的有效方向作為

Z軸，并把坐標系原點定義在工具的尖端點。

在工具坐標系未定義時，系統自動采用默認的工具，這時，工具坐標系與手腕法蘭盤處的手腕坐標系重合。當機器人跟蹤笛卡爾空間某路徑時，必須正確定義工具坐標系。1.工業(yè)機器人坐標系概述

在機器人示教移動過程中，若所選坐標系為工具坐標系，則機器人將沿工具坐標系坐標軸方向移動或者繞坐標軸旋轉。當繞坐標軸旋轉時工具坐標系的原點位置將保持不變，這叫做控制點不變的操作。在直角坐標系及用戶坐標系中也可實現類似的動作。此方法可用于校核工具坐標系，若在轉動過程中工具坐標系原點移動，則說明工具坐標系參數錯誤或者誤差較大，需要重新標定或者設置工具坐標系。將[模式選擇]鍵選擇“示教”模式，通過[坐標設定]鍵，切換為工具坐標系，按下[使能開關]鍵，通過軸操作鍵，可使得機器人控制端點TCP在工具標系各個軸的方向移動，與直角坐標系下的軸操作鍵類似。2.廣州數控機器人工具坐標系的設定2.工具坐標系的設定（1）直接輸入法在已知工具尺寸等詳細參數時，可使用直接輸入法，進入“直接輸入法設置工具坐標”界面，輸入相應項的值即可完成工具坐標系的設定。2.工具坐標系的設定（2）三點法在工具參數未知的情況下，可以采用三點法。第一步：進入工具坐標三點法設置界面。第二步：將工具中心點分別以三個方向靠近參考點，然后按下[獲取示教點]鍵，記錄三個原點，這三個原點的值用于計算工具中心點的位置。

按下[獲取示教點]后，相應的界面會顯示當前的坐標值，為取得更好的計算結果，三個方向最好相差90°且不能在一個平面上。2.工具坐標系的設定三個原點參考圖姿態(tài)。原點一原點二原點三2.工具坐標系的設定第三步：取點過程中如果出現取點錯誤，可以重新取點。第四步：選擇【設置】按鈕，完成工具坐標的三點法設定。2.工具坐標系的設定（3）五點法在工具參數未知的情況下，也可以采用五點法。

五點法中，需要獲取三個原點和兩個方向點。

第一步：進入工具坐標五點法設置界面。

第二步：首先，移動機器人到三個原點，按下[獲取示教點]鍵，三個原點姿態(tài)可參考三點法的原點。

然后示教機器人沿用戶設定的

+X

方向移動至少250mm，按下[獲取示教點]鍵，然后示教機器人沿用戶設定的

+Z方向至少移動250mm，按下[獲取示教點]鍵，記錄完成。2.工具坐標系的設定兩個方向點的取法可參考下圖。+X方向+Z方向2.工具坐標系的設定第三步：取點過程中如果出現取點錯誤，可以重新取點。第四步：選擇【設置】按鈕，完成工具坐標的五點法設定。2.工具坐標系的設定（4）工具坐標檢驗工具坐標系設定完成后立即生效。檢驗具體步驟如下：

1.檢驗XYZ方向

a)按[坐標設定]鍵，切換坐標系為工具坐標系

。

b)示教機器人分別沿X，Y，Z方向運動，檢查工具坐標系方向設定是否符合要求。

2.檢驗工具中心點位置

a)按[坐標設定]鍵，切換坐標系到直角坐標系

或工具坐標系

。

b)移動機器人對準基準點，示教機器人繞X，Y，Z軸旋轉，檢查TCP點的位置是否符合要求。以上檢驗如偏差不符合要求，則需要按上面步驟進行重新設置。注意：為了更方便創(chuàng)建工具坐標系，將光標移動到“原點1”（或者“原點2”、“原點3”、“+X方向點”、“+Z方向點”）處，可通過[使能開關]+[前進]/[后退]組合鍵，將機器人示教到原點1（或者原點2、原點3、+X方向點、+Z方向點）處。即可恢復各個點的位置，進行微小的調節(jié)。3.廣州數控機器人用戶坐標系的設定3.用戶坐標系的設定在用戶坐標系中，機器人可沿所指定的用戶坐標系各軸平行移動或繞各軸旋轉。

在某些應用場合，在用戶坐標系下示教可以簡化操作。3.用戶坐標系的設定（1）直接輸入法

第一步：進入用戶坐標直接輸入設置界面。

第二步：這里XYZ表示用戶坐標系原點在直角坐標系下的位置，WPR表示用戶坐標系繞直角坐標系旋轉的角度。

第三步：選擇【設置】按鈕，用戶坐標系設置已經生效。3.用戶坐標系的設定（2）三點法

第一步：進入用戶坐標三點法設置界面。

第二步：移動機器人至用戶坐標系的原點，按下[獲取示教點]鍵，記錄用戶坐標系的原點。然后示教機器人沿用戶自己希望的+X方向移動至少250mm，按下[獲取示教點]鍵，記錄

X方向點，最后示教機器人沿用戶自己希望的+Y方向移動至少250mm，按下[獲取示教點]鍵，記錄Y方向點。

為保證計算的正確性，在取第三個點，也就是Y方向的點時，盡量使其和+X方向垂直，并取在用戶所期望的工作臺平面上。3.用戶坐標系的設定

第三步：取點過程中如果出現取點錯誤，可以重新取點。

第四步：選擇【設置】按鈕，完成用戶坐標的三點法設定。3.用戶坐標系的設定（3）用戶坐標系檢驗設定用戶坐標系,退出用戶坐標設置界面后，檢查具體步驟如下：

1.將機器人的示教坐標系通過[坐標設定]鍵，切換成用戶坐標系

；

2.示教機器人分別沿X，Y，Z方向運動，檢查用戶坐標系的方向設定哪個是否有偏差，若偏差不符合要求，重復設定步驟。注意：為了更方便創(chuàng)建工具坐標系，將光標移動到“原點1”（或者“原點2”、“原點3”）處，可通過[使能開關]+[前進]/[后退]組合鍵，將機器人示教到原點1（或者原點2、原點3）處。即可恢復各個點的位置，進行微小的調節(jié)。4.廣州數控機器人變位機坐標系的設定4.變位機坐標系的設定變位機坐標系主要是方便用戶在任何位置和方位擺放變位機后進行示教，設定變位機坐標系后，機器人將以設定的變位機坐標系為中心進行運行。

變位機坐標系有直接輸入法、三點法和五點法。

設定變位機坐標系之前需先設置變位機的配置。

若配置無變位機時，不能進行變位機坐標設定；若配置1軸變位機時，則只能用直接輸入法和三點法進行變位機坐標設定；若配置2軸變位機時，則只能用直接輸入法和五點法進行變位機坐標設定。4.變位機坐標系的設定（1）直接輸入法第一步：進入變位機直接輸入法設置界面。第二步：通過數值鍵輸入變位機坐標參數，這里XYZ表示變位機坐標系原點與機器人基座的位置，WPR表示變位機旋轉的角度。第三步：選擇【設置】按鈕，這時，變位機坐標系設置已經生效。注意：若變位機為2軸，則需要分別輸入T1和T2的值。在區(qū)域一中按[選擇]鍵彈出下拉框，選擇T1或者T2進行切換，并進行相應的數值輸入和選擇【設置】按鈕進行設置保存。4.變位機坐標系的設定（2）三點法第一步：進入變位機三點法設置界面。第二步：機器人和變位機的相對位置固定后，首先在變位機工作臺上標志一個點P后然后進行示教：（1）使變位機處于零點，示教機器人移動到P點，按取【獲取示教點】記錄下該點位置的位置坐標值P1{X、Y、Z}，即接近點1。4.變位機坐標系的設定（2）控制變位機旋轉一個角度а（大于30°），示教機器人移動到P點，按取【獲取示教點】記錄下該點位置的位置坐標值P2{X、Y、Z}，即接近點2；P3值也是根據此方法獲取其位置坐標值，即接近點3。4.變位機坐標系的設定第三步：通過TAB鍵和方向鍵選擇【設置】按鈕，完成變位機坐標系的設定。若取點錯誤，則可以重新標定點。4.變位機坐標系的設定（5）五點法第一步：進入變位機五點法設置界面。第二步：機器人和變位機的相對位置固定后，首先在變位機工作臺上標志一個點P后然后進行示教：（1）使變位機處于零點，示教機器人移動到P點，按取【獲取示教點】記錄下該點位置的位置坐標值P1{X、Y、Z}，即接近點1。（2）控制變位機Y軸正方向旋轉一個角度а（大于30°），示教機器人移動到P點，按取【獲取示教點】記錄下該點位置的位置坐標值P2{X、Y、Z}，即接近點2；P3值是在P2點變位機狀態(tài)基礎下控制變位機Y軸正方向旋轉一個角度а（大于30°），示教機器人移動到P點，按取【獲取示教點】記錄下該點位置的位置坐標值P3{X、Y、Z}，即接近點3。

注：五點法中的接近點1、2、3的對法與三點法中的三個接近點對法一致。4.變位機坐標系的設定在P3點的變位機狀態(tài)基礎下控制變位機X軸正方向旋轉一個角度β（大于30°），示教機器人移動到P點，