工业机器人坐标系
4.3工业机器人的轴与坐标系
工业机器人的基坐标系
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!
机器人的基坐标系
工业机器人的基坐标系
在默认情况下，世界坐标系 与基坐标系是一致的！
A：机器人1的基坐标系 B：世界坐标系 C：机器人2的基坐标系
世界坐标系与基坐标系
工业机器人的工件坐标系
A：世界坐标系 B：工件坐标系1 C：工件坐标系2
基坐标系、工件坐标系和用户坐标系。
工业机器人的轴与坐标系
主要内容
• 掌握关节机器人轴的概念和重要性。 • 掌握机器人系统相关的坐标系以及它们的关系。
工业机器人的轴
U-3
L-2
R-4 B-5 T-6
S-1
工业机器人的轴参数
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：工具坐标系是一个直角坐标系, 原点位于工具上。 基坐标系：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。 工件坐标系：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。 用户坐标系：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。
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
第八节 工业机器人坐标系建立
第七步 用手动操作的方式接近物料 块的第一个点X1
第八步 点击“修改位置”
工业机器人坐标系的建立
第九步 用手动操作的方式接近物料 块的第一个点X2
第十步 点击“修改位置”
工业机器人坐标系的建立
第十一步 用手动操作的方式接近物 料块的第一个点X3
第十二步 点击“修改位置”
工业机器人坐标系的建立
第十三步 点击“确定”
第十三步 通过手动操作，让机器人工具 末端换一种姿势对准物体同一点，
第十四步 点击“点4”然后点“修改位置”
工业机器人坐标系的建立
第十五步 看平均误差是否小于0.8，如果不 是则重复第8-15步骤，如果合格直接点击“确 定”
第十六步 点击“编辑”然后点“更改值”
工业机器人坐标系的建立
第十七步 点击“mass”然后把-1改为工具实际重量，我们这里改 为“0.4”然后点击确定工具坐标就建好了。
适用于工作台移 动后快速定位， 坐标数据按相对 位置存储
工业机器人坐标系的建立
二、 创建工具坐标数据
在进行正式的编程之前，就需要构建必要的编程环境，比如新建运行程序、创建三个必须的程 序数据（工具数据、工件数据和载荷数据）
（1）TCP概念
工具数据tooldata用于描述安装在 机器人末端轴的工件的TCP、质量、 重心纯参数数据。其中TCP指的是 工具中心点，为机器人系统的控制 点，出厂默认位于最后一个运动轴 或安装法兰的中心。安装工具之后， TCP将发生变化。
工业机器人坐标系的建立
（2）工件坐标系的建立 第一步 点击“手动操纵”
第二步 点击“工件坐标”
工业机器人坐标系的建立
第三步 点击“新建”
第四步 点击“…”名称修改为”zuo”点 击“确定”
工业机器人技术 认识工业机器人坐标系
知识准备
三、其他直角坐标系
FANUC工业机器人可以选用的直角坐标 系有通用坐标系即世界坐标系、手动坐标系、 用户坐标系和工具坐标系。
工具坐标系的所有测量都是相对于TCP的， 默认工具坐标系位于第六轴法兰盘中心。用户 可以自定义工具坐标系。
知识准备
视频：认识FANUC关节坐标系
知识准备
三、其他直角坐标系
FANUC工业机器人可以选用的直角坐标系 有通用坐标系即世界坐标系、手动坐标系、用户 坐标系和工具坐标系。
通用坐标系（即世界坐标系），是一个不可 设置的默认坐标系，其原点是用户坐标系和点动 坐标系的参考位置，位于机器人内预先定义的位 置。
知识准备
四、右手定则
手拿示教器站在工业机器人正前方。面 向工业机器人，举起右手于视线正前方摆手 ;； 拇指所指方向即为全局坐标Y+； 食指所指方向即为全局坐标Z+。
知识准备
视频：FANUC工业机器人直角坐标系认知
主题讨论
讨论问题
FANUC机器人坐标系的种类和区 别有哪些？
小结
我们要知道FANUC机器人坐标系的分类和区别等知识， 使我们更了解FANUC机器人操作的相关知识。
谢谢观看
XYZ
• WORLD • JGFRM
TOOL • USER
知识准备
二、关节坐标系
工业机器人的关节坐标,即为每个轴相对原点位置的绝对角度，LR Mate 200iD 6轴工业机器人 一共有6个关节坐标。
关于6轴旋转方向的判断以操作者为参考，操作者面向机器人时， 工业机器人腰部向右旋转为正方向，向左旋转为负方向； 工业机器人下臂向前俯为正方向，向后仰为负方向； 工业机器人上臂向后仰为正方向，向前俯为负方向； 工业机器人手腕向右旋转为正方向，向左旋转为负方向； 工业机器人手腕向上为正方向，向下为负方向； 工业机器人手腕向右旋转为正方向，向左旋转为负方向。
简述工业机器人的坐标系类型
简述工业机器人的坐标系类型工业机器人是一种可以替代人工完成一系列重复性、高难度、高危险度的工作的机器人。
工业机器人的坐标系是机器人控制的基础，而坐标系的类型又决定了机器人的运动方式和精度。
因此，本文将简述工业机器人的坐标系类型。
一、笛卡尔坐标系笛卡尔坐标系是工业机器人应用最广泛的坐标系类型之一，它是一种三维坐标系，其中每个点都可以用三个数字（x，y，z）来表示，分别代表点在X轴、Y轴和Z轴上的坐标。
笛卡尔坐标系的特点是可以精确地控制机器人的位置和方向，适用于需要精确定位和定向的工作任务，如点焊、喷涂、切割等。
二、极坐标系极坐标系是一种基于极坐标的坐标系，它由极轴和极角两个参数组成。
其中，极轴代表点到原点的距离，极角代表点与极轴正方向的夹角。
极坐标系适用于需要进行圆弧运动的工作任务，如搬运、装配等。
三、关节坐标系关节坐标系是一种基于机器人关节的坐标系，它由每个关节的角度组成。
机器人的每个关节都有一个角度值，通过控制关节的转动角度，可以实现工具的位置和方向的控制。
关节坐标系适用于需要进行灵活、多变的工作任务，如装配、搬运等。
四、工具坐标系工具坐标系是一种基于机器人末端工具的坐标系，它由末端工具的位置和方向组成。
通过控制末端工具的位置和方向，可以实现机器人的控制。
工具坐标系适用于需要进行精细、复杂的工作任务，如零件加工、组装等。
五、基座坐标系基座坐标系是一种基于机器人底座的坐标系，它由底座的位置和方向组成。
通过控制底座的位置和方向，可以实现机器人的控制。
基座坐标系适用于需要进行大范围、高精度的工作任务，如搬运、装配等。
综上所述，工业机器人的坐标系类型有很多种，每种坐标系都有其适用范围和优缺点。
在实际应用中，需要根据工作任务的性质和要求选择适合的坐标系，以达到最佳的工作效果和控制精度。
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 坐标系和运动命名原则
一、工业机器人简介工业机器人是一种多功能的自动化设备，它可以根据预先设定的程序完成各种生产任务，如组装产品、搬运材料等。
工业机器人通常由机械臂、控制器、传感器等部件组成，能够在工业生产中发挥重要作用。
二、工业机器人的坐标系1. 机器人的坐标系是指用来描述机器人工作空间和姿态的一种坐标系统。
常见的工业机器人坐标系包括笛卡尔坐标系、关节坐标系等。
2. 笛卡尔坐标系是以机器人基座为原点建立的，通常采用三维直角坐标系描述机器人末端执行器的位置和姿态，对于需要精确控制位置和方向的任务非常适用。
3. 关节坐标系是以机器人的关节为原点建立的坐标系，通过描述每个关节的角度来确定机器人末端执行器的位置和姿态，适用于需要精确控制关节角度的任务。
三、工业机器人的运动命名原则1. 工业机器人的运动命名原则是指描述机器人运动状态和轨迹的命名规范。
根据国际标准和通用约定，常见的工业机器人运动命名原则包括PPT、PPP、PTP等。
2. PPT是指“点到点”运动，即机器人从一个位置移动到另一个位置，并在目标位置停止。
PPT运动适用于需要精确定位的任务，如焊接、喷涂等。
3. PPP是指“点到点到点”运动，即机器人从一个位置开始，经过一个中间点，最终到达目标位置。
PPP运动适用于需要避障或柔性轨迹控制的任务，如装配、搬运等。
4. PTP是指“点到点”运动，即机器人根据指定的关节角度从一个姿态移动到另一个姿态，并在目标姿态停止。
PTP运动适用于需要精确控制关节角度的任务，如加工、抓取等。
四、结论工业机器人的坐标系和运动命名原则是工业机器人控制和编程中的重要概念，对于工业机器人的精确控制和应用具有重要意义。
正确理解和掌握工业机器人的坐标系和运动命名原则，能够有效提高工业机器人的工作效率和生产质量，推动工业自动化的发展。
五、工业机器人的坐标系和运动命名原则在工业生产中的应用工业机器人的坐标系和运动命名原则在工业生产中起着至关重要的作用。
工业机器人运动轴与坐标系的确定
工业机器人运动轴与坐标系的确定工业机器人是现代制造业中不可或缺的重要设备，它能够代替人类完成繁重、危险或重复性的工作。
而机器人的运动轴和坐标系的确定则是机器人能够精确运动的基础。
本文将介绍工业机器人运动轴和坐标系的概念、确定方法以及在实际应用中的重要性。
一、工业机器人的运动轴工业机器人通常具有多个运动轴，每个轴都可以实现不同的运动方式。
常见的机器人运动轴包括：基座轴（J1）、肩轴（J2）、肘轴（J3）、腕轴1（J4）、腕轴2（J5）和腕轴3（J6）。
这些轴可以分别控制机器人在水平、垂直和旋转方向上的运动。
确定机器人的运动轴需要考虑到工作环境、工作任务以及机器人结构等因素。
机器人的运动轴数量和结构可以根据实际需要进行设计和配置。
例如，一些需要进行复杂操作的机器人可能会配置6个以上的运动轴，而一些简单的机器人可能只需要3个或4个运动轴。
二、工业机器人的坐标系工业机器人的坐标系是用来描述机器人位置和姿态的数学模型。
通常使用笛卡尔坐标系来描述机器人的位置和姿态。
笛卡尔坐标系是三维空间中的一种坐标系，通过三个坐标轴（X、Y和Z轴）来确定一个点的位置。
确定机器人的坐标系需要考虑到机器人的起点、方向和姿态。
起点通常是机器人的基座，可以用一个固定的坐标点表示。
方向通常是机器人的朝向，可以用一个向量表示。
姿态通常是机器人的朝向和角度，可以用欧拉角或四元数表示。
三、工业机器人运动轴和坐标系的确定方法确定工业机器人的运动轴和坐标系是一个复杂的过程，需要考虑到多个因素。
以下是一些常用的确定方法：1. 机器人标定：通过对机器人进行标定，可以确定机器人的运动轴和坐标系。
标定过程通常包括观测和记录机器人的位置和姿态，并使用数学模型进行计算和优化。
2. 运动学分析：通过对机器人的结构和运动学进行分析，可以确定机器人的运动轴和坐标系。
运动学分析通常包括机器人的几何结构、关节运动范围和运动学方程等。
3. 参考物体：通过设置参考物体来确定机器人的运动轴和坐标系。
工业机器人的五个坐标系
工业机器人的五个坐标系在工业机器人领域，坐标系是用来描述机器人末端执行器（或工具）在空间中的位置和姿态的框架。
为了确保机器人的准确性和一致性，通常会使用一系列标准的坐标系。
以下是工业机器人领域中最常用的五个坐标系：1、笛卡尔坐标系：在三维空间中，笛卡尔坐标系使用三个相互垂直的坐标轴（X、Y、Z），以及三个相互垂直的旋转轴（Rx、Ry、Rz）。
这种坐标系常用于描述机器人在空间中的位置和姿态，以及机器人末端执行器的位置和姿态。
2、极坐标系：极坐标系是一种以机器人末端执行器为中心的坐标系，它使用径向距离（r）、方位角（θ）和高度（z）来描述机器人在空间中的位置和姿态。
这种坐标系常用于路径规划、路径插补和机器人运动学分析。
3、圆柱坐标系：圆柱坐标系是一种以机器人末端执行器为中心的坐标系，它使用径向距离（r）、方位角（θ）和垂直距离（z）来描述机器人在空间中的位置和姿态。
这种坐标系常用于描述机器人在圆柱体或球体等形状上的路径和姿态。
4、球坐标系：球坐标系是一种以机器人末端执行器为中心的坐标系，它使用径向距离（r）、方位角（θ）和极角（φ）来描述机器人在空间中的位置和姿态。
这种坐标系常用于描述机器人在球体或类似形状上的路径和姿态。
5、工具坐标系：工具坐标系是一种以机器人末端执行器（或工具）为中心的坐标系，它使用工具的几何中心作为原点，并使用三个旋转轴（Rx、Ry、Rz）来描述工具的空间姿态。
这种坐标系常用于机器人运动学建模、路径规划和机器人控制等方面。
这些坐标系在工业机器人领域中具有广泛的应用，它们为机器人控制、路径规划和运动学建模提供了方便的框架。
根据实际应用场景的不同，选择合适的坐标系可以有效地提高机器人的精度和效率。
ABB工业机器人操作和坐标系一、引言在现代化的制造和自动化流程中，工业机器人扮演着关键的角色。
它们被广泛应用于各种复杂任务，从装配到质量检测，从搬运到喷漆，无所不能。
ABB集团作为全球领先的机器人技术提供商，其产品广泛应用于全球的各个行业。
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用户坐标系与工件坐标系
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。
空间直角坐标系
右手直角坐标系
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。
• 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。
• 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
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
• 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。
基坐标系
• 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。
机器人坐标系
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。
工件坐标系
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.
用户坐标系
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.
在默认情况下，大 地坐标系与基坐标 系是一致的.
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。
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
• 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.
大地坐标系
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.
工具坐标系
工件坐标系
• 工件坐标系是由工件原点与坐标轴方位成 • 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