《工業(yè)機(jī)器人工作站系統(tǒng)集成》課件-工業(yè)機(jī)器人的坐標(biāo)系

工業(yè)機(jī)器人的坐標(biāo)系1.工業(yè)機(jī)器人坐標(biāo)系概述目錄CONTENT2.廣州數(shù)控機(jī)器人工具坐標(biāo)系的設(shè)定3.廣州數(shù)控機(jī)器人用戶(hù)坐標(biāo)系的設(shè)定4.廣州數(shù)控機(jī)器人變位機(jī)坐標(biāo)系的設(shè)定1.工業(yè)機(jī)器人坐標(biāo)系概述1.工業(yè)機(jī)器人坐標(biāo)系概述

機(jī)器人的坐標(biāo)系包括關(guān)節(jié)坐標(biāo)系、直角坐標(biāo)系、工具坐標(biāo)系、用戶(hù)坐標(biāo)系，各坐標(biāo)系的定義及相互關(guān)系如圖所示。

直角坐標(biāo)系（也稱(chēng)基坐標(biāo)系）為機(jī)器人系統(tǒng)的基礎(chǔ)坐標(biāo)系，其他笛卡爾坐標(biāo)系均直接或者間接的基于此坐標(biāo)系。

工具坐標(biāo)系基于手腕坐標(biāo)系定義，具體位姿可通過(guò)工具坐標(biāo)系標(biāo)定功能或直接輸入相關(guān)參數(shù)確定。

用戶(hù)坐標(biāo)系基于基坐標(biāo)系定義，可用于描述工件的位置。1.工業(yè)機(jī)器人坐標(biāo)系概述（1）關(guān)節(jié)坐標(biāo)系

指機(jī)器人的各軸相對(duì)原點(diǎn)位置的絕對(duì)角度。

將[模式選擇]鍵選擇“示教”模式，通過(guò)[坐標(biāo)設(shè)定]鍵，切換系統(tǒng)的動(dòng)作坐標(biāo)系為關(guān)節(jié)坐標(biāo)系，按下[使能開(kāi)關(guān)]鍵，通過(guò)軸操作鍵，可使得機(jī)器人在各個(gè)軸的軸方向轉(zhuǎn)動(dòng)。

在{主頁(yè)面}中，位置顯示區(qū)的“關(guān)節(jié)實(shí)際位置”顯示了當(dāng)前機(jī)器人各個(gè)關(guān)節(jié)的角度值。1.工業(yè)機(jī)器人坐標(biāo)系概述（2）直角坐標(biāo)系

又稱(chēng)卡笛爾坐標(biāo)系或基坐標(biāo)系，為機(jī)器人默認(rèn)存在的坐標(biāo)系，在直角坐標(biāo)系下，機(jī)器人控制端點(diǎn)可沿圖所示的X、Y、Z軸平行移動(dòng)或繞相應(yīng)坐標(biāo)軸旋轉(zhuǎn)。將[模式選擇]鍵選擇“示教”模式，通過(guò)[坐標(biāo)設(shè)定]鍵，切換為直角坐標(biāo)系，按下[使能開(kāi)關(guān)]鍵，通過(guò)軸操作鍵，可使得機(jī)器人控制端點(diǎn)TCP在基坐標(biāo)系各個(gè)軸的方向移動(dòng)。

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

Z軸，并把坐標(biāo)系原點(diǎn)定義在工具的尖端點(diǎn)。

在工具坐標(biāo)系未定義時(shí)，系統(tǒng)自動(dòng)采用默認(rèn)的工具，這時(shí)，工具坐標(biāo)系與手腕法蘭盤(pán)處的手腕坐標(biāo)系重合。當(dāng)機(jī)器人跟蹤笛卡爾空間某路徑時(shí)，必須正確定義工具坐標(biāo)系。1.工業(yè)機(jī)器人坐標(biāo)系概述

在機(jī)器人示教移動(dòng)過(guò)程中，若所選坐標(biāo)系為工具坐標(biāo)系，則機(jī)器人將沿工具坐標(biāo)系坐標(biāo)軸方向移動(dòng)或者繞坐標(biāo)軸旋轉(zhuǎn)。當(dāng)繞坐標(biāo)軸旋轉(zhuǎn)時(shí)工具坐標(biāo)系的原點(diǎn)位置將保持不變，這叫做控制點(diǎn)不變的操作。在直角坐標(biāo)系及用戶(hù)坐標(biāo)系中也可實(shí)現(xiàn)類(lèi)似的動(dòng)作。此方法可用于校核工具坐標(biāo)系，若在轉(zhuǎn)動(dòng)過(guò)程中工具坐標(biāo)系原點(diǎn)移動(dòng)，則說(shuō)明工具坐標(biāo)系參數(shù)錯(cuò)誤或者誤差較大，需要重新標(biāo)定或者設(shè)置工具坐標(biāo)系。將[模式選擇]鍵選擇“示教”模式，通過(guò)[坐標(biāo)設(shè)定]鍵，切換為工具坐標(biāo)系，按下[使能開(kāi)關(guān)]鍵，通過(guò)軸操作鍵，可使得機(jī)器人控制端點(diǎn)TCP在工具標(biāo)系各個(gè)軸的方向移動(dòng)，與直角坐標(biāo)系下的軸操作鍵類(lèi)似。2.廣州數(shù)控機(jī)器人工具坐標(biāo)系的設(shè)定2.工具坐標(biāo)系的設(shè)定（1）直接輸入法在已知工具尺寸等詳細(xì)參數(shù)時(shí)，可使用直接輸入法，進(jìn)入“直接輸入法設(shè)置工具坐標(biāo)”界面，輸入相應(yīng)項(xiàng)的值即可完成工具坐標(biāo)系的設(shè)定。2.工具坐標(biāo)系的設(shè)定（2）三點(diǎn)法在工具參數(shù)未知的情況下，可以采用三點(diǎn)法。第一步：進(jìn)入工具坐標(biāo)三點(diǎn)法設(shè)置界面。第二步：將工具中心點(diǎn)分別以三個(gè)方向靠近參考點(diǎn)，然后按下[獲取示教點(diǎn)]鍵，記錄三個(gè)原點(diǎn)，這三個(gè)原點(diǎn)的值用于計(jì)算工具中心點(diǎn)的位置。

按下[獲取示教點(diǎn)]后，相應(yīng)的界面會(huì)顯示當(dāng)前的坐標(biāo)值，為取得更好的計(jì)算結(jié)果，三個(gè)方向最好相差90°且不能在一個(gè)平面上。2.工具坐標(biāo)系的設(shè)定三個(gè)原點(diǎn)參考圖姿態(tài)。原點(diǎn)一原點(diǎn)二原點(diǎn)三2.工具坐標(biāo)系的設(shè)定第三步：取點(diǎn)過(guò)程中如果出現(xiàn)取點(diǎn)錯(cuò)誤，可以重新取點(diǎn)。第四步：選擇【設(shè)置】按鈕，完成工具坐標(biāo)的三點(diǎn)法設(shè)定。2.工具坐標(biāo)系的設(shè)定（3）五點(diǎn)法在工具參數(shù)未知的情況下，也可以采用五點(diǎn)法。

五點(diǎn)法中，需要獲取三個(gè)原點(diǎn)和兩個(gè)方向點(diǎn)。

第一步：進(jìn)入工具坐標(biāo)五點(diǎn)法設(shè)置界面。

第二步：首先，移動(dòng)機(jī)器人到三個(gè)原點(diǎn)，按下[獲取示教點(diǎn)]鍵，三個(gè)原點(diǎn)姿態(tài)可參考三點(diǎn)法的原點(diǎn)。

然后示教機(jī)器人沿用戶(hù)設(shè)定的

+X

方向移動(dòng)至少250mm，按下[獲取示教點(diǎn)]鍵，然后示教機(jī)器人沿用戶(hù)設(shè)定的

+Z方向至少移動(dòng)250mm，按下[獲取示教點(diǎn)]鍵，記錄完成。2.工具坐標(biāo)系的設(shè)定兩個(gè)方向點(diǎn)的取法可參考下圖。+X方向+Z方向2.工具坐標(biāo)系的設(shè)定第三步：取點(diǎn)過(guò)程中如果出現(xiàn)取點(diǎn)錯(cuò)誤，可以重新取點(diǎn)。第四步：選擇【設(shè)置】按鈕，完成工具坐標(biāo)的五點(diǎn)法設(shè)定。2.工具坐標(biāo)系的設(shè)定（4）工具坐標(biāo)檢驗(yàn)工具坐標(biāo)系設(shè)定完成后立即生效。檢驗(yàn)具體步驟如下：

1.檢驗(yàn)XYZ方向

a)按[坐標(biāo)設(shè)定]鍵，切換坐標(biāo)系為工具坐標(biāo)系

。

b)示教機(jī)器人分別沿X，Y，Z方向運(yùn)動(dòng)，檢查工具坐標(biāo)系方向設(shè)定是否符合要求。

2.檢驗(yàn)工具中心點(diǎn)位置

a)按[坐標(biāo)設(shè)定]鍵，切換坐標(biāo)系到直角坐標(biāo)系

或工具坐標(biāo)系

。

b)移動(dòng)機(jī)器人對(duì)準(zhǔn)基準(zhǔn)點(diǎn)，示教機(jī)器人繞X，Y，Z軸旋轉(zhuǎn)，檢查T(mén)CP點(diǎn)的位置是否符合要求。以上檢驗(yàn)如偏差不符合要求，則需要按上面步驟進(jìn)行重新設(shè)置。注意：為了更方便創(chuàng)建工具坐標(biāo)系，將光標(biāo)移動(dòng)到“原點(diǎn)1”（或者“原點(diǎn)2”、“原點(diǎn)3”、“+X方向點(diǎn)”、“+Z方向點(diǎn)”）處，可通過(guò)[使能開(kāi)關(guān)]+[前進(jìn)]/[后退]組合鍵，將機(jī)器人示教到原點(diǎn)1（或者原點(diǎn)2、原點(diǎn)3、+X方向點(diǎn)、+Z方向點(diǎn)）處。即可恢復(fù)各個(gè)點(diǎn)的位置，進(jìn)行微小的調(diào)節(jié)。3.廣州數(shù)控機(jī)器人用戶(hù)坐標(biāo)系的設(shè)定3.用戶(hù)坐標(biāo)系的設(shè)定在用戶(hù)坐標(biāo)系中，機(jī)器人可沿所指定的用戶(hù)坐標(biāo)系各軸平行移動(dòng)或繞各軸旋轉(zhuǎn)。

在某些應(yīng)用場(chǎng)合，在用戶(hù)坐標(biāo)系下示教可以簡(jiǎn)化操作。3.用戶(hù)坐標(biāo)系的設(shè)定（1）直接輸入法

第一步：進(jìn)入用戶(hù)坐標(biāo)直接輸入設(shè)置界面。

第二步：這里XYZ表示用戶(hù)坐標(biāo)系原點(diǎn)在直角坐標(biāo)系下的位置，WPR表示用戶(hù)坐標(biāo)系繞直角坐標(biāo)系旋轉(zhuǎn)的角度。

第三步：選擇【設(shè)置】按鈕，用戶(hù)坐標(biāo)系設(shè)置已經(jīng)生效。3.用戶(hù)坐標(biāo)系的設(shè)定（2）三點(diǎn)法

第一步：進(jìn)入用戶(hù)坐標(biāo)三點(diǎn)法設(shè)置界面。

第二步：移動(dòng)機(jī)器人至用戶(hù)坐標(biāo)系的原點(diǎn)，按下[獲取示教點(diǎn)]鍵，記錄用戶(hù)坐標(biāo)系的原點(diǎn)。然后示教機(jī)器人沿用戶(hù)自己希望的+X方向移動(dòng)至少250mm，按下[獲取示教點(diǎn)]鍵，記錄

X方向點(diǎn)，最后示教機(jī)器人沿用戶(hù)自己希望的+Y方向移動(dòng)至少250mm，按下[獲取示教點(diǎn)]鍵，記錄Y方向點(diǎn)。

為保證計(jì)算的正確性，在取第三個(gè)點(diǎn)，也就是Y方向的點(diǎn)時(shí)，盡量使其和+X方向垂直，并取在用戶(hù)所期望的工作臺(tái)平面上。3.用戶(hù)坐標(biāo)系的設(shè)定

第三步：取點(diǎn)過(guò)程中如果出現(xiàn)取點(diǎn)錯(cuò)誤，可以重新取點(diǎn)。

第四步：選擇【設(shè)置】按鈕，完成用戶(hù)坐標(biāo)的三點(diǎn)法設(shè)定。3.用戶(hù)坐標(biāo)系的設(shè)定（3）用戶(hù)坐標(biāo)系檢驗(yàn)設(shè)定用戶(hù)坐標(biāo)系,退出用戶(hù)坐標(biāo)設(shè)置界面后，檢查具體步驟如下：

1.將機(jī)器人的示教坐標(biāo)系通過(guò)[坐標(biāo)設(shè)定]鍵，切換成用戶(hù)坐標(biāo)系

；

2.示教機(jī)器人分別沿X，Y，Z方向運(yùn)動(dòng)，檢查用戶(hù)坐標(biāo)系的方向設(shè)定哪個(gè)是否有偏差，若偏差不符合要求，重復(fù)設(shè)定步驟。注意：為了更方便創(chuàng)建工具坐標(biāo)系，將光標(biāo)移動(dòng)到“原點(diǎn)1”（或者“原點(diǎn)2”、“原點(diǎn)3”）處，可通過(guò)[使能開(kāi)關(guān)]+[前進(jìn)]/[后退]組合鍵，將機(jī)器人示教到原點(diǎn)1（或者原點(diǎn)2、原點(diǎn)3）處。即可恢復(fù)各個(gè)點(diǎn)的位置，進(jìn)行微小的調(diào)節(jié)。4.廣州數(shù)控機(jī)器人變位機(jī)坐標(biāo)系的設(shè)定4.變位機(jī)坐標(biāo)系的設(shè)定變位機(jī)坐標(biāo)系主要是方便用戶(hù)在任何位置和方位擺放變位機(jī)后進(jìn)行示教，設(shè)定變位機(jī)坐標(biāo)系后，機(jī)器人將以設(shè)定的變位機(jī)坐標(biāo)系為中心進(jìn)行運(yùn)行。

變位機(jī)坐標(biāo)系有直接輸入法、三點(diǎn)法和五點(diǎn)法。

設(shè)定變位機(jī)坐標(biāo)系之前需先設(shè)置變位機(jī)的配置。

若配置無(wú)變位機(jī)時(shí)，不能進(jìn)行變位機(jī)坐標(biāo)設(shè)定；若配置1軸變位機(jī)時(shí)，則只能用直接輸入法和三點(diǎn)法進(jìn)行變位機(jī)坐標(biāo)設(shè)定；若配置2軸變位機(jī)時(shí)，則只能用直接輸入法和五點(diǎn)法進(jìn)行變位機(jī)坐標(biāo)設(shè)定。4.變位機(jī)坐標(biāo)系的設(shè)定（1）直接輸入法第一步：進(jìn)入變位機(jī)直接輸入法設(shè)置界面。第二步：通過(guò)數(shù)值鍵輸入變位機(jī)坐標(biāo)參數(shù)，這里XYZ表示變位機(jī)坐標(biāo)系原點(diǎn)與機(jī)器人基座的位置，WPR表示變位機(jī)旋轉(zhuǎn)的角度。第三步：選擇【設(shè)置】按鈕，這時(shí)，變位機(jī)坐標(biāo)系設(shè)置已經(jīng)生效。注意：若變位機(jī)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(jìn)行切換，并進(jìn)行相應(yīng)的數(shù)值輸入和選擇【設(shè)置】按鈕進(jìn)行設(shè)置保存。4.變位機(jī)坐標(biāo)系的設(shè)定（2）三點(diǎn)法第一步：進(jìn)入變位機(jī)三點(diǎn)法設(shè)置界面。第二步：機(jī)器人和變位機(jī)的相對(duì)位置固定后，首先在變位機(jī)工作臺(tái)上標(biāo)志一個(gè)點(diǎn)P后然后進(jìn)行示教：（1）使變位機(jī)處于零點(diǎn)，示教機(jī)器人移動(dòng)到P點(diǎn)，按取【獲取示教點(diǎn)】記錄下該點(diǎn)位置的位置坐標(biāo)值P1{X、Y、Z}，即接近點(diǎn)1。4.變位機(jī)坐標(biāo)系的設(shè)定（2）控制變位機(jī)旋轉(zhuǎn)一個(gè)角度а（大于30°），示教機(jī)器人移動(dòng)到P點(diǎn)，按取【獲取示教點(diǎn)】記錄下該點(diǎn)位置的位置坐標(biāo)值P2{X、Y、Z}，即接近點(diǎn)2；P3值也是根據(jù)此方法獲取其位置坐標(biāo)值，即接近點(diǎn)3。4.變位機(jī)坐標(biāo)系的設(shè)定第三步：通過(guò)TAB鍵和方向鍵選擇【設(shè)置】按鈕，完成變位機(jī)坐標(biāo)系的設(shè)定。若取點(diǎn)錯(cuò)誤，則可以重新標(biāo)定點(diǎn)。4.變位機(jī)坐標(biāo)系的設(shè)定（5）五點(diǎn)法第一步：進(jìn)入變位機(jī)五點(diǎn)法設(shè)置界面。第二步：機(jī)器人和變位機(jī)的相對(duì)位置固定后，首先在變位機(jī)工作臺(tái)上標(biāo)志一個(gè)點(diǎn)P后然后進(jìn)行示教：（1）使變位機(jī)處于零點(diǎn)，示教機(jī)器人移動(dòng)到P點(diǎn)，按取【獲取示教點(diǎn)】記錄下該點(diǎn)位置的位置坐標(biāo)值P1{X、Y、Z}，即接近點(diǎn)1。（2）控制變位機(jī)Y軸正方向旋轉(zhuǎn)一個(gè)角度а（大于30°），示教機(jī)器人移動(dòng)到P點(diǎn)，按取【獲取示教點(diǎn)】記錄下該點(diǎn)位置的位置坐標(biāo)值P2{X、Y、Z}，即接近點(diǎn)2；P3值是在P2點(diǎn)變位機(jī)狀態(tài)基礎(chǔ)下控制變位機(jī)Y軸正方向旋轉(zhuǎn)一個(gè)角度а（大于30°），示教機(jī)器人移動(dòng)到P點(diǎn)，按取【獲取示教點(diǎn)】記錄下該點(diǎn)位置的位置坐標(biāo)值P3{X、Y、Z}，即接近點(diǎn)3。

注：五點(diǎn)法中的接近點(diǎn)1、2、3的對(duì)法與三點(diǎn)法中的三個(gè)接近點(diǎn)對(duì)法一致。4.變位機(jī)坐標(biāo)系的設(shè)定在P3點(diǎn)的變位機(jī)狀態(tài)基礎(chǔ)下控制變位機(jī)X軸正方向旋轉(zhuǎn)一個(gè)角度β（大于30°），示教機(jī)器人移動(dòng)到P點(diǎn)，