工业机器人坐标系 ppt课件
机器人坐标系
2020/12/27
1
坐标系
从一个称为原点的固定点通过轴定义平面或 空间。 机器人目标和位置通过沿坐标系轴的测量来 定位。 机器人使用若干坐标系，每一坐标系都适用 于特定类型的微动控制或编程。
注意： 在每个机械单元中，系统将对线性动作模式默认使用基坐标系。 在每个机械单元中，系统将对重定向动作模式默认使用工具坐标系。 微动控制就是使用FlexPendant 控制杆手动定位或移动机器人或外轴。
2020/12/27
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工件坐标系
A 大地坐标系 B 工件坐标系1 C 工件坐标系2
2020/12/27
对机器人进行编程时就是在 工件坐标系中创建目标和路 径。这带来很多优点：
• 重新定位工作站中的工件 时，您只需更改工件坐标系 的位置，所有路径将即刻随 之更新.
• 允许操作以外轴或传送导 轨移动的工件，因为整个工 件可连同其路径一起移动.
12
用户坐标系
A 用户坐标系 B 大地坐标系 C 基坐标系 D 移动用户坐标系 E 工件坐标系，与用户坐标系一 同移动
2020/12/27
用户坐标系可用于表 示固定装置、工作台 等设备。这就在相关 坐标系链中提供了一 个额外级别，有助于 处理持有工件或其它 坐标系的处理设备.
13
用户坐标系与工件坐标系
如焊接程序可以定义多个工具对应不同的干伸长度 • 工具被更换之后，重新定义工具即可直接运行程序
2020/12/27
9
工具坐标系
2020/12/27
10
工件标系
• 工件坐标系是由工件原点与坐标轴方位构成 • 使用了工件坐标系的指令中，坐标数据是相对工件坐标系
的位置，一旦工件坐标系移动，相关轨迹点相对大地同步 移动 • 默认工件坐标系wobj0与机器人基座标重合 • 程序中支持多个工件，可根据当前工作状态进行变换 • 通过重新定义工件，可使一个程序适合多台机器人 • 如果系统中含有外部轴或多台机器人，必须定义工件坐标 系 • 如果工作点的位置数据是手动输入的，可以方便的从图纸 上确定数值
• 工件坐标系与工件相关，通常是最适于对机器人进行编程 的坐标系。
• 工具坐标系定义机器人到达预设目标时所使用工具的位置。
• 用户坐标系在表示持有其他坐标系的设备（如工件）时非 常有用。
2020/12/27
5
基坐标系
2020/12/27
• 基坐标系在机器人基座中有相应 的零点，这使固定安装的机器人 的移动具有可预测性。因此它对 于将机器人从一个位置移动到另 一个位置很有帮助。对机器人编 程来说，其它如工件坐标系等坐 标系通常是最佳选择。
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2
空间直角坐标系
2020/12/27
3
右手直角坐标系
2020/12/27
4
坐标系
• 大地坐标系可定义机器人单元，所有其他的坐标系均与大 地坐标系直接或间接相关。它适用于微动控制、一般移动 以及处理具有若干机器人或外轴移动机器人的工作站和工 作单元。
• 基坐标系位于机器人基座。它是最便于机器人从一个位置 移动到另一个位置的坐标系。
大地坐标系在工作 单元或工作站中的 固定位置有其相应 的零点。这有助于 处理若干个机器人 或由外轴移动的机 器人.
在默认情况下，大 地坐标系与基坐标 系是一致的.
7
大地坐标系
假如，您有两个机器人，一个安装于地面，一个倒 置。倒置机器人的基坐标系也将上下颠倒。
如果您在倒置机器人的基坐标系中进行微动控制， 则很难预测移动情况。此时可选择共享大地坐标系取而代 之。
2020/12/27
8
工具坐标系
• 工具坐标系是由工具中心点（TCP）与坐标轴方位构成， 运动时TCP会严格按程序指定路径和速度运动
• 所有机器人在手腕处都有一个预定义工具坐标系，默认工 具tool0中心点位于6轴中心。这样就能将一个或多个新工 具坐标系定义为tool0的偏移值.
• 机器人联动运行时，TCP是必需的 • 程序中支持多个工具，可根据当前工作状态进行变换，比
• 在正常配置的机器人系统中，当 您站在机器人的前方并在基坐标 系中微动控制，将控制杆拉向自 己一方时，机器人将沿X 轴移动； 向两侧移动控制杆时，机器人将 沿Y 轴移动。扭动控制杆，机器 人将沿Z 轴移动.
6
大地坐标系
A 机器人1基坐标系 B 大地坐标系 C 机器人1基坐标系
2020/12/27
可针对工作台定义用户坐标，针对工件定义目标坐 标，这样每个工作点都相对工件定义。工件固定位 置若发生改变就重定义目标数据，工作台固定位置 若改变就重定义用户数据，这样依然可以使用原程 序。
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坐标系
从一个称为原点的固定点通过轴定义平面或 空间。 机器人目标和位置通过沿坐标系轴的测量来 定位。 机器人使用若干坐标系，每一坐标系都适用 于特定类型的微动控制或编程。
注意： 在每个机械单元中，系统将对线性动作模式默认使用基坐标系。 在每个机械单元中，系统将对重定向动作模式默认使用工具坐标系。 微动控制就是使用FlexPendant 控制杆手动定位或移动机器人或外轴。
2020/12/27
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工件坐标系
A 大地坐标系 B 工件坐标系1 C 工件坐标系2
2020/12/27
对机器人进行编程时就是在 工件坐标系中创建目标和路 径。这带来很多优点：
• 重新定位工作站中的工件 时，您只需更改工件坐标系 的位置，所有路径将即刻随 之更新.
• 允许操作以外轴或传送导 轨移动的工件，因为整个工 件可连同其路径一起移动.
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用户坐标系
A 用户坐标系 B 大地坐标系 C 基坐标系 D 移动用户坐标系 E 工件坐标系，与用户坐标系一 同移动
2020/12/27
用户坐标系可用于表 示固定装置、工作台 等设备。这就在相关 坐标系链中提供了一 个额外级别，有助于 处理持有工件或其它 坐标系的处理设备.
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用户坐标系与工件坐标系
如焊接程序可以定义多个工具对应不同的干伸长度 • 工具被更换之后，重新定义工具即可直接运行程序
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工具坐标系
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工件标系
• 工件坐标系是由工件原点与坐标轴方位构成 • 使用了工件坐标系的指令中，坐标数据是相对工件坐标系
的位置，一旦工件坐标系移动，相关轨迹点相对大地同步 移动 • 默认工件坐标系wobj0与机器人基座标重合 • 程序中支持多个工件，可根据当前工作状态进行变换 • 通过重新定义工件，可使一个程序适合多台机器人 • 如果系统中含有外部轴或多台机器人，必须定义工件坐标 系 • 如果工作点的位置数据是手动输入的，可以方便的从图纸 上确定数值
• 工件坐标系与工件相关，通常是最适于对机器人进行编程 的坐标系。
• 工具坐标系定义机器人到达预设目标时所使用工具的位置。
• 用户坐标系在表示持有其他坐标系的设备（如工件）时非 常有用。
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基坐标系
2020/12/27
• 基坐标系在机器人基座中有相应 的零点，这使固定安装的机器人 的移动具有可预测性。因此它对 于将机器人从一个位置移动到另 一个位置很有帮助。对机器人编 程来说，其它如工件坐标系等坐 标系通常是最佳选择。
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空间直角坐标系
2020/12/27
3
右手直角坐标系
2020/12/27
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坐标系
• 大地坐标系可定义机器人单元，所有其他的坐标系均与大 地坐标系直接或间接相关。它适用于微动控制、一般移动 以及处理具有若干机器人或外轴移动机器人的工作站和工 作单元。
• 基坐标系位于机器人基座。它是最便于机器人从一个位置 移动到另一个位置的坐标系。
大地坐标系在工作 单元或工作站中的 固定位置有其相应 的零点。这有助于 处理若干个机器人 或由外轴移动的机 器人.
在默认情况下，大 地坐标系与基坐标 系是一致的.
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大地坐标系
假如，您有两个机器人，一个安装于地面，一个倒 置。倒置机器人的基坐标系也将上下颠倒。
如果您在倒置机器人的基坐标系中进行微动控制， 则很难预测移动情况。此时可选择共享大地坐标系取而代 之。
2020/12/27
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工具坐标系
• 工具坐标系是由工具中心点（TCP）与坐标轴方位构成， 运动时TCP会严格按程序指定路径和速度运动
• 所有机器人在手腕处都有一个预定义工具坐标系，默认工 具tool0中心点位于6轴中心。这样就能将一个或多个新工 具坐标系定义为tool0的偏移值.
• 机器人联动运行时，TCP是必需的 • 程序中支持多个工具，可根据当前工作状态进行变换，比
• 在正常配置的机器人系统中，当 您站在机器人的前方并在基坐标 系中微动控制，将控制杆拉向自 己一方时，机器人将沿X 轴移动； 向两侧移动控制杆时，机器人将 沿Y 轴移动。扭动控制杆，机器 人将沿Z 轴移动.
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大地坐标系
A 机器人1基坐标系 B 大地坐标系 C 机器人1基坐标系
2020/12/27
可针对工作台定义用户坐标，针对工件定义目标坐 标，这样每个工作点都相对工件定义。工件固定位 置若发生改变就重定义目标数据，工作台固定位置 若改变就重定义用户数据，这样依然可以使用原程 序。
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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。
通过重新定义Wobj，可以简便的完成一个程序适合多台机器人。
2.1.定义工件坐标系的方法：三点法-点X1与点X2连线组成X轴，通过点Y1向X。
工业机器人运动轴与坐标系
图 5-11 调整工具位置抓取斜台面工件
为了实现上述两种情况下工具的快速姿态调整，工业机器人提供了工具坐标系。 结论：建立工具坐标系的作用： （1）确定工具的TCP点（即工具中心点），方便调整工具姿态。 （2）确定工具进给方向，方便工具位置调整。
5.3 工具坐标系
5.3.2. 工具坐标系特点
新的工具坐标系是相对于默认的工具坐标系变化得到的，新的工具坐标系的位置和 方向始终同法兰盘保持绝对的位置和姿态关系，但在空间上是一直变化的。 （1）图 5-12（a）为垂直于法兰盘的垂直卡爪，TCP为机械工具坐标系平移即可，无 角度变化。 （2）图 5-12（b）为带弧形的工具，其TCP由机械工具坐标系平移或旋转获得。两种 形式的TCP均与机械工具坐标系之间存在绝对位姿关系。
5.3 工具坐标系
为了分析工具坐标系在工业机器人使用过程中的作用，进行如下探索： 探索1：研究对象和参考对象
运动学中，在研究物体运动过程时，需要选定参考对象和研究对象 思考：机器人在实际应用过程中做些什么？图 5-7所示的三种典型工业机器人应用中 的参考对象和研究对象又会是什么？
（a）弧焊
(b)点焊 图 5-7 工业机器人的典型应用案例
5.2 坐标系
5.2.4. 工具坐标系
（5）工具坐标系，由工具中心点的位置（x,y,z）和姿势（w,p,r）构成。 TCP的位置， 通过相对机械接口坐标系的工具中心点的坐标值 x、y、z 来定义，如图 5-6所示。工具 的姿势，通过机械接口坐标系的 X 轴、Y 轴、Z 轴周围的回转角 w、p、r 来定义。工 具中心点用来对位置数据的位置进行示教。在进行工具的姿势控制时，需要用上工具 姿势。
5.3 工具坐标系
5.3.3. 工具坐标系的标定
为了实现上述两种情况下工具的快速姿态调整，工业机器人提供了工具坐标系。 结论：建立工具坐标系的作用： （1）确定工具的TCP点（即工具中心点），方便调整工具姿态。 （2）确定工具进给方向，方便工具位置调整。
5.3 工具坐标系
5.3.2. 工具坐标系特点
新的工具坐标系是相对于默认的工具坐标系变化得到的，新的工具坐标系的位置和 方向始终同法兰盘保持绝对的位置和姿态关系，但在空间上是一直变化的。 （1）图 5-12（a）为垂直于法兰盘的垂直卡爪，TCP为机械工具坐标系平移即可，无 角度变化。 （2）图 5-12（b）为带弧形的工具，其TCP由机械工具坐标系平移或旋转获得。两种 形式的TCP均与机械工具坐标系之间存在绝对位姿关系。
5.3 工具坐标系
为了分析工具坐标系在工业机器人使用过程中的作用，进行如下探索： 探索1：研究对象和参考对象
运动学中，在研究物体运动过程时，需要选定参考对象和研究对象 思考：机器人在实际应用过程中做些什么？图 5-7所示的三种典型工业机器人应用中 的参考对象和研究对象又会是什么？
（a）弧焊
(b)点焊 图 5-7 工业机器人的典型应用案例
5.2 坐标系
5.2.4. 工具坐标系
（5）工具坐标系，由工具中心点的位置（x,y,z）和姿势（w,p,r）构成。 TCP的位置， 通过相对机械接口坐标系的工具中心点的坐标值 x、y、z 来定义，如图 5-6所示。工具 的姿势，通过机械接口坐标系的 X 轴、Y 轴、Z 轴周围的回转角 w、p、r 来定义。工 具中心点用来对位置数据的位置进行示教。在进行工具的姿势控制时，需要用上工具 姿势。
5.3 工具坐标系
5.3.3. 工具坐标系的标定
工业机器人课件-知识点2.2 机器人坐标系及数学基础
项目2 工业机器人虚拟工作站的仿真操作
2.2 机器人坐标系的运动变换与数学运算
2.2.3 机器人坐标系中的各种变换 2、机器人本体的关节运动和连杆变换矩阵
项目2 工业机器人虚拟工作站的仿真操作
2.2 机器人坐标系的运动变换与数学运算
2.2.3 机器人坐标系中的各种变换 3、机器人工具变换与工具变换数据
基本变换：从机器人世界坐标系变换至机器人基座坐标系的运
动过程，称之为基本变换。
基本变换数据：沿着机器人世界坐标系X、Y、Z轴平移的距离分
别用X、Y、Z表示，绕机器人世界坐标系X、Y、Z轴旋转的角度分别用 A、B、C表示。以上6个数据构成一个一维数组（X，Y，Z，A，B，C）， 该数组被称为基本变换数据。
2.2 机器人坐标系的运动变换与数学运算
2.2.4 机器人正运动学与逆运动学
2、逆运动学计算
把根据机器人工具坐标系在 世界坐标系中的直交位置数据计 算出各个关节角度值（J1，J2， J3，J4，J5，J6）的过程称之为
逆运动学计算
项目2 工业机器人虚拟工作站的仿真操作
2.2 机器人坐标系的运动变换与数学运算
2.2.1 坐标系的运动和变换矩阵 2、坐标系的旋转运动和矩阵表示
例如，将坐标系{F}绕坐标系{U}的X轴正方向旋转30°
项目2 工业机器人虚拟工作站的仿真操作
2.2 机器人坐标系的运动变换与数学运算
2.2.1 坐标系的运动和变换矩阵 3、复合运动和矩阵表示
例如，将坐标系{F}绕坐标系{U}的X轴正方向旋转30°
项目2 工业机器人虚拟工作站的仿真操作
2.2 机器人坐标系的运动变换与数学运算
2.2.4 机器人正运动学与逆运动学 （2）构造标志数据FL1 (X，Y，Z，A，B，C，L1，L2)(FL1，FL2）
工业机器人编程技术02-坐标系的种类课件
第4章坐标系的建立
4.1坐标系种类
4.1坐标系种类
4.1坐标系种类
-1关节坐标系
［关节坐标系1
关节坐标系是设定 在机器人的关节中的坐 标系，其原点设置在机 器人关节中心点处。
4.1坐标系种类
-2世界坐标系
世界坐标系 J
J2轴所处水平面
世界坐标系的原点位置一般定义 | 在J2轴所处水平面与J1轴交点处， Z轴 向上，X轴向前，Y轴按右手 规则确定
4.1坐标系种类
• 3工具坐标系
I 1 工具坐标系
ห้องสมุดไป่ตู้
默认丄具坐标系
用来定义工具中心点的位置和工具姿 ；
态的坐标系。而工具中心点(Tool :
Center Point f TCP )是机器人系统的 I 控制点，出厂时默认于最后一个运动 ；
轴或连接法兰的中心。
|
4.1坐标系种类
• 4用户坐标系
用户坐标系
用户坐标系是用户对每个作业 空间进行定义的直角坐标系， 需要在编程前先进行自定义。 如果未定义则与世界坐标系重 合。在默认状态下，用户可以 设置9个用户坐标系。
4.1坐标系种类
坐标系选择
4.1坐标系种类
4.1坐标系种类
4.1坐标系种类
-1关节坐标系
［关节坐标系1
关节坐标系是设定 在机器人的关节中的坐 标系，其原点设置在机 器人关节中心点处。
4.1坐标系种类
-2世界坐标系
世界坐标系 J
J2轴所处水平面
世界坐标系的原点位置一般定义 | 在J2轴所处水平面与J1轴交点处， Z轴 向上，X轴向前，Y轴按右手 规则确定
4.1坐标系种类
• 3工具坐标系
I 1 工具坐标系
ห้องสมุดไป่ตู้
默认丄具坐标系
用来定义工具中心点的位置和工具姿 ；
态的坐标系。而工具中心点(Tool :
Center Point f TCP )是机器人系统的 I 控制点，出厂时默认于最后一个运动 ；
轴或连接法兰的中心。
|
4.1坐标系种类
• 4用户坐标系
用户坐标系
用户坐标系是用户对每个作业 空间进行定义的直角坐标系， 需要在编程前先进行自定义。 如果未定义则与世界坐标系重 合。在默认状态下，用户可以 设置9个用户坐标系。
4.1坐标系种类
坐标系选择
2.3.1 工业机器人的坐标系
O
Y
X
二、基坐标系：
基坐标系是机器人其它坐标系的参照基础，是 机器人示教与编程时经常使用的坐标系之一，它的 原点位置没有硬性的规定，一般定义在机器人安装 面与第一转动轴的交点处。
右手定则： X轴：机器人机械零点
时，由基座指向机械手抓 TCP的水平方向。
Z轴：机器人机械零点 时，由基座指向机械手抓 TCP的垂直方向。
需要注意的是，以上讲解是一般机器人坐 标的定义，但不同品牌的不同的机器人型号， 可能采用不同的坐标定义，在使用机器人前， 一定要熟悉机器人坐标的正方向。
我们看一下ABB机器人的坐标截图：
很显然，在ABB机器人中没有关节坐标，却 多出一个大地坐标，这又是为什么呢？
那是因为我们使用的是外国的机器人，机 器人的定义在世界都没有完全的分界线，何况 一个坐标，肯定也会出现命名的不同，而且翻 译也不见得准确。
我们看一下英文版的：
我们看英文单词，可能还会翻译成世界坐 标。同样，还有把基坐标称为机械坐标的。
我们简单的看看这几个坐标： Nhomakorabea节坐标 基坐标 工具坐标 工件坐标 大地坐标 机械坐标 世界坐标
捏柿子
1、判断图中各轴的正 方向：
J1: J2: J3: J4: J5: J6:
捏柿子
2、说出下列坐标的名称
2、横向关节：ABB的， 末端执行器落下即为关节坐 标正方向。
四、工件坐标系：
工件坐标系是用户 自定义的坐标系，用户 坐标系也可以定义为工 件坐标系，可根据需要 定义多个工件坐标系， 当配备多个工作台时， 选择工件坐标系操作更 为简单。
五、工具坐标系：
工具坐标系是原点安装 在机器人末端的工具中心点 （TCP：Tool Center Point） 处的坐标系，原点及方向都 是随着末端位置与角度不断 变化的，该坐标系实际是将 基坐标系通过旋转及位移变 化而来的。工具坐标系也是 用户自定义的坐标系。
工业机器人技术基础课件(最全)ppt课件
右图就处于a）的奇异状态，直角下示教会报警。
变频器 | PLC | HMI | 伺服驱动器 | 电机 | 大传动 | 新能源
直角坐标系
Never Stop Improving
— 6—
1 机器人工坐业标系机器人坐标系
机器人系统 关节坐标系
两者关系？？？
变频器 | PLC | HMI | 伺服驱动器 | 电机 | 大传动 | 新能源
— 2—
变频器 | PLC | HMI | 伺服驱动器 | 电机 | 大传动 | 新能源
1 机器人坐标系
变频器 | PLC | HMI | 伺服驱动器 | 电机 | 大传动 | 新能源
在分析机器人时会牵涉诸多坐标系，一些是操作者不须关心的，另外一些却是和工艺相 关的。常见的坐标系有： 关节坐标系 基座坐标系 工具坐标系 用户坐标系
Never Stop Improving
px a
p
py
b
1pz
c w
— 12 —
2 机器人位姿变换
坐标轴方向的描述：
变频器 | PLC | HMI | 伺服驱动器 | 电机 | 大传动 | 新能源
i、j、k分别是直角坐标系中x、y、Z坐标轴的单位向量。若用齐次坐标来描述x、y、z轴的方向， 则
基坐标系
Never Stop Improving
— 7—
1 机器人工坐业标系机器人坐标系
变频器 | PLC | HMI | 伺服驱动器 | 电机 | 大传动 | 新能源
用户坐标系（工件坐标系）:
用于描述各个物体或工位的方位的需要。用户常常在自
z
己关心的平面建立自己的坐标系，以方便示教。
变频器 | PLC | HMI | 伺服驱动器 | 电机 | 大传动 | 新能源
直角坐标系
Never Stop Improving
— 6—
1 机器人工坐业标系机器人坐标系
机器人系统 关节坐标系
两者关系？？？
变频器 | PLC | HMI | 伺服驱动器 | 电机 | 大传动 | 新能源
— 2—
变频器 | PLC | HMI | 伺服驱动器 | 电机 | 大传动 | 新能源
1 机器人坐标系
变频器 | PLC | HMI | 伺服驱动器 | 电机 | 大传动 | 新能源
在分析机器人时会牵涉诸多坐标系，一些是操作者不须关心的，另外一些却是和工艺相 关的。常见的坐标系有： 关节坐标系 基座坐标系 工具坐标系 用户坐标系
Never Stop Improving
px a
p
py
b
1pz
c w
— 12 —
2 机器人位姿变换
坐标轴方向的描述：
变频器 | PLC | HMI | 伺服驱动器 | 电机 | 大传动 | 新能源
i、j、k分别是直角坐标系中x、y、Z坐标轴的单位向量。若用齐次坐标来描述x、y、z轴的方向， 则
基坐标系
Never Stop Improving
— 7—
1 机器人工坐业标系机器人坐标系
变频器 | PLC | HMI | 伺服驱动器 | 电机 | 大传动 | 新能源
用户坐标系（工件坐标系）:
用于描述各个物体或工位的方位的需要。用户常常在自
z
己关心的平面建立自己的坐标系，以方便示教。
工业机器人技术基础课件3.3.2工业机器人坐标系-课件
工业机器人的坐标系
主要内容
• 掌握机器人系统相关的坐标系以及它们的关系。
笛卡尔坐标系
在二维笛卡尔坐标系的基 础上根据右手定则增加第 三维坐标（即Z轴）形成 三维笛卡尔坐标系，是直 角坐标系和斜角坐标系的 统称。
利用右手定则定义直角坐标系
工业机器人相关坐标系
机器人系统有哪些坐标系？
• 世界坐标系：世界坐标系是系统的绝对坐标系，在没有建立用户坐标系之 前，机器人上所有点的坐标都是以该坐标系的原点来确定各自的位置的。
世界坐标系、工具坐标系、基坐标系、工件坐标 系和用户坐标系。
A：世界坐标系 B：工件坐标系1 C：工件坐标系2
工件坐标系的优点：
• 重新定位工作站中的工件时，只需更 改工件坐标系的位置，所有路径将即 刻随之更新。
• 允许操作以外轴或传送导轨移动的工 件，因为整个工件可连同其路径一起 移动。
世界坐标系与工件坐标系
工业机器人的工具坐标系
• 工具坐标系是将工具中心点设 为零位，由此再确定工具的位 置和方向。
• 所有机器人在手腕处都有一个 预定义工具坐标系，该坐标系 被称为tool0，即为法兰坐标系。
• 所有定义的其他一个或多个新 工具坐标系定义均为为tool0的 偏移值
工具坐标系
工业机器人的用户坐标系
A
用户坐标系
B
世界坐标系
C
工件坐标系
D
移动用户坐标系
E
工件坐标系，与用户坐标 系一同移动
总结
• 首先学习了关节机器人轴的概念和重要性。 • 然后详细学习了机器人系统相关的坐标系，包括
有用。工业机器人的基Fra bibliotek标系基坐标系在机器人基座中 有相应的零点。 优点：使固定安装的机器 人的移动具有可预测性!
主要内容
• 掌握机器人系统相关的坐标系以及它们的关系。
笛卡尔坐标系
在二维笛卡尔坐标系的基 础上根据右手定则增加第 三维坐标（即Z轴）形成 三维笛卡尔坐标系，是直 角坐标系和斜角坐标系的 统称。
利用右手定则定义直角坐标系
工业机器人相关坐标系
机器人系统有哪些坐标系？
• 世界坐标系：世界坐标系是系统的绝对坐标系，在没有建立用户坐标系之 前，机器人上所有点的坐标都是以该坐标系的原点来确定各自的位置的。
世界坐标系、工具坐标系、基坐标系、工件坐标 系和用户坐标系。
A：世界坐标系 B：工件坐标系1 C：工件坐标系2
工件坐标系的优点：
• 重新定位工作站中的工件时，只需更 改工件坐标系的位置，所有路径将即 刻随之更新。
• 允许操作以外轴或传送导轨移动的工 件，因为整个工件可连同其路径一起 移动。
世界坐标系与工件坐标系
工业机器人的工具坐标系
• 工具坐标系是将工具中心点设 为零位，由此再确定工具的位 置和方向。
• 所有机器人在手腕处都有一个 预定义工具坐标系，该坐标系 被称为tool0，即为法兰坐标系。
• 所有定义的其他一个或多个新 工具坐标系定义均为为tool0的 偏移值
工具坐标系
工业机器人的用户坐标系
A
用户坐标系
B
世界坐标系
C
工件坐标系
D
移动用户坐标系
E
工件坐标系，与用户坐标 系一同移动
总结
• 首先学习了关节机器人轴的概念和重要性。 • 然后详细学习了机器人系统相关的坐标系，包括
有用。工业机器人的基Fra bibliotek标系基坐标系在机器人基座中 有相应的零点。 优点：使固定安装的机器 人的移动具有可预测性!
(完整版)工业机器人技术基础课件(最全)
p
py
b
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c w
2 机器人位姿 变换
坐标轴方向的描述：
i、j、k分别是直角坐标系中x、y、Z坐标轴的单位向量。若用齐次坐标 来描述x、y、z轴的方向，则
X 1 0 0 0T Y 0 1 0 0T Z 0 0 1 0T
1.已知机器人各关节的位置，求机器人 末端的位姿； 2.已知机器人末端的位姿，求机器人 各关节的位置.
3学机器人工运业动机器人基础知识
为什么要研究运动学：机器人的运动无非有两种：PTP(点到点) 及CP(连续运动)
3学机器人工运业动机器人基础知识
运动学的实用方式：
位置反 馈
3 机器人运动
学
D-H参数：
关节 坐标
系
两个关节轴线沿公垂线的距离an，称为连杆长度；另一个是 垂直于an的平面内两个轴线的夹角αn，称为连杆扭角，这两 个参数为连杆的尺寸参数；是沿关节n轴线两个公垂线的距离，
刚体的姿态可由动坐标系的坐标轴方向来表示。 令n、o、a分别为X′、y ′、z ′坐标轴的单位 方向矢量，每个单位方向矢量在固定坐标系上的 分量为动坐标系各坐标轴的方向余弦，用齐次坐 标形式的(4×1)列阵分别表示为：
2 机器人位姿 变换
刚体的位姿可用下面(4×4)矩
阵来描述：
nx ox ax xo
a）4、6轴共线附件，即5轴角度0附件。 b）2、3、5轴关节坐标系原点接近共线，即 已经到达工作范围边界。
c） 5轴关节坐标系原点在Z轴正上方附近。
右图就处于a）的奇异状态，直角下示 教会报警。
直角坐标系
1 系
机器人工坐业标机器人坐标系
工业机器人典型应用课件13、14(工具坐标系的设置(工具校验))
2）选择[工具］，在工具一览画面上，把光标移动到想 要选择的编号→按[选择］显示选择的编号坐标画面→在工具
坐标系选择画面翻页键 定的编号，如下图所示。
或[页码］键可以切换到希望设
3、输入坐标值设置工具坐标系
3）选择希 望的工具编号。
4）选择想 登录的坐标值， 显示数值输入状 态。
5）数值输 入坐标值。
5、登录工具姿势数据
1）选择主菜单的[机器人］。
2）选择[工具］。
3）选择希望的工具，按照之前操作，使之显示希望的工具 坐标画面。
4）选择想要登录坐标值的轴，首先选择Rz。
5）输入数值回转角度,用数值键输入法兰盘坐标周围的回转 角度，如下图所示。
5、登录工具姿势数据
6）按[回车］，Rz的回转角度被登录，用同样的操作，输入 Ry, Rx的回转角度。Ry输入法兰盘坐标的周围的回转角度； 输入Rx法兰盘坐标的周围的回转角度，如下图所示。
在工具坐标系时，按[转换]+[坐标]键可选择所需工具坐 标文件夹。
3、输入坐标值设置工具坐标系
用数值输入登录工具文件夹时，把工具的控制点位置作 为法兰盘坐标各轴上的坐标值来输入，如下图所示。
3、输入坐标值设置工具坐标系
1）选择主菜单的[机器人］，显示[机器人］子菜单，如 下图所示
3、输入坐标值设置工具坐标系
13 工具坐标系的设置
1、学习任务
机器人实际所用夹具如 下 图所示，请完成对应 工具坐标系的设置。
2、建立工具坐标系的目的
1、建立工具坐标系的主要目的：把控制点转移到工具 的尖端点上。 设置的方法有两种：
1）直接输入工具的相关参数。 2）通过工具校验进行自动计算工具参数。
工具文件夹的个数,工具文件夹最大可以登录64种，文件 夹标有0-63的工具文件夹的编号，把这样的每一个文件夹称 之为工具文件夹。当有多个工具文件夹时，参数S2C431可 设定能否切换指定工具(1:可以切换、0:不可以切换)。
工业机器人PPT课件
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2. 机器人手部的机构与结构系统
具有一个相对自由度的末端操作器
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具有多个自由度的末端操作器
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四.工业机器人的分类与性能
1.直角坐标型
它有三个移动关节，可使末端操作器作三个方向的 独立位移。
执行机构是机器人赖以完成各种作业的主体部分。 通常为开式空间连杆机构。
驱动-传动机构由驱动器和传动机构组成。传动有机 械式、电气式、液压式、气动式和复合式等。而驱 动器有步进电机、伺服电机、液压马达和液压缸等。
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控制系统 一般由操作盘或控制计算机和伺服控制装 置组成。前者作用是发出指令协调各有关驱动器之 间的运动，同时要完成编程、示教/再现以及和其它 环境状况（传感器信号）、工艺要求。外部相关设 备之间的信息传递和协调工作。而后者是控制各关 节驱动器使各杆能按预定的运动规律运动。
面向工业应用，比如机械加工，汽车行业，包含基本应用、 高速重载、微操作等。
注重作业能力，包含：作业范围、负载、精度速度可靠性等 指标。
国内玩研究热点：各种形式的作业臂、新型驱动、控制方式 等。
国际成熟产品多，加强国产化研究及工业现场的集成应用， 医疗及电子行业等微的问题有待突破，网络遥操作等也是问 题。
该种型式的工业机器人，空间尺寸较小，工作范围 较大，末端操作器可获得较高的运动速度。它的缺 点是末端操作器离z轴愈远，其切向线位移的分辨精 度就愈低。
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