工业机器人离线编程与仿真(基于KUKA) 创建工业机器人坐标系与轨迹程序
工业机器人离线编程与仿真（基于KUKA）
创建工业机器人坐标系与轨迹程序
项目二构建仿真工业机器人工作站
任务三
目录
任务描述
学习重点
任务知识
任务实施
任务描述
机器人在进行抓取和放置作业中，其凸缘
盘工具必须在工作空间中两个特定的位置之间
移动；在路径追踪作业中，比如焊接、切削、
喷涂等，凸缘盘工具在三维空间中遵循特定的
轨迹运动。根据不同的作业类型，机器人需选
用合适的坐标系来建立运动轨迹。本次任务，
我们将学习创建工业机器人的坐标系与轨迹程
序，并实现机器人的仿真运动。
学习重点
创建工业机器人的坐标系与轨迹程序，并实现机器人的仿真运动
1 2KUKA机器人坐标系统简介
任务知识
机器人运动初始状态HOME点的概念
一、KUKA机器人坐标系统简介
为了说明机器人在空间的运动情况，比如：位置、运动方向及速度等，必须为其选定一个参考系，也
就是坐标系统。机器人在坐标系中的位置数据，称为
坐标。同一个位置，在不同的坐标系中，其坐标值是
不同的。KUKA机器人中主要的坐标系统包括工具坐
标系与基坐标系。
一、KUKA.Sim Pro PROGRAM界面介绍
1.工具坐标系
概念：工具坐标系通常建立在机器人腕部凸缘盘所握工
具的尖端点或有效位置上，如图所示。
作用：工具坐标系的建立使得示教操作更为方便的同时，
也使得工具的运行轨迹更加精确。
工具坐标系的位置在工具上
一、KUKA.Sim Pro PROGRAM界面介绍
2.基坐标系
对于KUKA 机器人而言，创建基坐标系通常意味着，在
某一个工件上创建坐标系，并使得机器人在此坐标系中
运动，如图所示。
如果有相同的工件，只需重新定义基坐标系，不同的机
器人就能使用同一个程序来进行同样的工艺操作。
基坐标系的位置在工件上
1 2KUKA机器人坐标系统简介
任务知识
机器人运动初始状态HOME点的概念
二、机器人运动初始状态HOME点的概念
HOME 点是机器人预先设定的一个固定位置，它是机器
人运动的起始点，经常在一个程序中或者用手动进给的
方式运行机器人时使用。
HOME点远离机器人工具或外围设备的操作区，是一个
安全位置，如右图所示。
机器人作业结束后，也将回到HOME点。
处于HOME点时机器人远离作业区
一、创建工具坐标系创建工具坐标系的操作步骤如下：
1.操作步骤（1）~（2）
2.操作步骤（3）~（5）
3.操作步骤（6）~（8）
4.操作步骤（9）~（11）
5.操作步骤（12）~（13）
6.操作步骤（14）~（15）
请观看微课视频：“创建工具坐标系”
一、创建基坐标系
创建基坐标系基于Cell_Building文件，具体的操作步骤如下：
1.操作步骤（1）~（3）
2.操作步骤（4）~（6）
3.操作步骤（7）~（9）
4.操作步骤（10）~（11）
请观看微课视频：“创建基坐标系”
三、定义机器人运动初始状态——HOME 点定义机器人运动初始状态HOME 点基Cell_Building 文件，具体的操作步骤如下：
1.操作步骤（1）
2.操作步骤（2）~（4）
4.操作步骤（6）~（9）
3.操作步骤（5）
4.操作步骤（6）~（9）
请观看微课视频：“定义机器人运动初始状态——HOME点”
四、创建工业机器人运动轨迹程序创建工业机器人运动轨迹程序基于Cell_Building文件。
1.机器人抓取指针具体操作步骤如下：
1.操作步骤（1）~（2）
2.操作步骤（3）~（6）
3.操作步骤（7）~（9）
4.操作步骤（10）~（12）
四、创建工业机器人运动轨迹程序创建工业机器人运动轨迹程序基于Cell_Building文件。
1.机器人抓取指针具体操作步骤如下：
5.操作步骤（13）
6.操作步骤（14）
7.操作步骤（15）
8.操作步骤（16）
四、创建工业机器人运动轨迹程序创建工业机器人运动轨迹程序基于Cell_Building文件。
2.机器人放置指针具体操作步骤如下：
1.操作步骤（1）~（2）
2.操作步骤（3）
3.操作步骤（4）~（5）
4.操作步骤（6）
工业机器人常用坐标系介绍
工业机器人常用坐标系介绍 坐标系：为确定机器人的位置和姿态而在机器人或空间上进行的位置指标 系统。 坐标系包含：1、基坐标系(Base Coordinate System) 2、大地坐标系(World Coordinate System) 3、工具坐标系(Tool Coordinate System) 4、工件坐标系(Work Object Coordinate System) 1、工具坐标系机器人工具座标系是由工具中心点TCP 与座标方位组成。 机器人联动运行时，TCP 是必需的。 1) Reorient 重定位运动(姿态运动)机器人TCP 位置不变，机器人工具沿座标轴转动，改变姿态。 2) Linear 线性运动机器人工具姿态不变，机器人TCP 沿座标轴线性移动。机器人程序支持多个TCP，可以根据当前工作状态进行变换。 机器人工具被更换，重新定义TCP 后，可以不更改程序，直接运行。 1.1.定义工具坐标系的方法：1、N(N=4)点法/TCP 法-机器人TCP 通过N 种不同姿态同某定点相碰，得出多组解，通过计算得出当前TCP 与机器人手腕中心点( tool0 ) 相应位置，座标系方向与tool0 一致。 2、TCPZ 法-在N 点法基础上，Z 点与定点连线为座标系Z 方向。 3、TCPX，Z 法-在N 点法基础上，X 点与定点连线为座标系X 方向，Z 点与定点连线为座标系Z 方向。 2. 工件坐标系机器人工件座标系是由工件原点与座标方位组成。 机器人程序支持多个Wobj，可以根据当前工作状态进行变换。 外部夹具被更换，重新定义Wobj 后，可以不更改程序，直接运行。
工业机器人的工具坐标系、工件坐标系、世界坐标系标定
第3章机器人的坐标系及标定 机器人的坐标系是机器人操作和编程的基础。无论是操作机器人运动，还是对机器人进行编程，都需要首先选定合适的坐标系。机器人的坐标系分为关节坐标系、机器人坐标系、工具坐标系、世界坐标系和工件坐标系。通过本章的内容，掌握这几种坐标系的含义其标定方法。 3.1 实验设备 六自由度机器人 3.2 机器人的坐标系 对机器人进行轴操作时，可以使用以下几种坐标系： （1）关节坐标系—ACS（Axis Coordinate System） 关节坐标系是以各轴机械零点为原点所建立的纯旋转的坐标系。机器人的各个关节可以独立的旋转，也可以一起联动。 （2）机器人（运动学）坐标系—KCS（Kinematic Coordinate System） 机器人（运动学）坐标系是用来对机器人进行正逆运动学建模的坐标系，它是机器人的基础笛卡尔坐标系，也可以称为机器人基础坐标系或运动学坐标系，机器人工具末端（TCP）在该坐标系下可以进行沿坐标系X轴、Y轴、Z轴的移动运动，以及绕坐标系轴X轴、Y轴、Z轴的旋转运动。 （3）工具坐标系—TCS（Tool Coordinate System） 将机器人腕部法兰盘所持工具的有效方向作为工具坐标系Z轴，并把工具坐标系的原点定义在工具的尖端点（或中心点）TCP（TOOL CENTER POINT）。 但当机器人末端未安装工具时，工具坐标系建立在机器人的法兰盘端面中心点上，Z轴方向垂直于法兰盘端面指向法兰面的前方。 当机器人运动时，随着工具尖端点（TCP）的运动，工具坐标系也随之运动。用户可以选择在工具坐标系下进行示教运动。TCS坐标系下的示教运动包括沿工具坐标系的X轴、Y轴、Z轴的移动运动，以及绕工具坐标系轴X轴、Y轴、Z轴的旋转运动。 （4）世界坐标系—WCS（World Coordinate System） 世界坐标系是空间笛卡尔坐标系。运动学坐标系和工件坐标系的建立都是参照世界坐标系建立的。在没有示教配置的情况下，默认的世界坐标系和机器人运动学坐标系重合。在世界坐标系下，机器人工具末端可以沿坐标系X轴、Y轴、Z轴进行移动运动，以及绕坐标系轴X轴、Y轴、Z轴旋转运动。 （5）工件坐标系—PCS（Piece Coordinate System） 工件坐标系是建立在世界坐标系下的一个笛卡尔坐标系。机器人沿所指定的工件 18