工业机器人的坐标
的其它物体。 圆柱坐标机器人的工作范围呈圆柱形状, 如图1.25所
示。
3. 球坐标型(一个滑动关节和两个旋转关节
来确定部件的位置, 再用一个附加的旋转关节确定部件的姿态。这种
机器人可以绕中心轴旋转, 中心支架附近的工作范围大,两个转动驱 动装置容易密封, 覆盖工作空间较大。 但该坐标复杂, 难于控制, 且直线驱动装置仍存在密封及工作死区的问题。 球坐标机器人的工 作范围呈球缺状, 如图1.26所示。
4. 关节坐标型/拟人型(3R)
• 关节机器人的关节全都是旋转的, 类似于人的手臂, 是工业机器 人中最常见的结构。它的工作范围较为复杂, 图1.19所示为PUMA机器
人的工作范围。
5. 平面关节型
• 这种机器人可看做是关节坐标式机器人的特例, 它只有平行的肩 关节和肘关节,关节轴线共面。如SCARA(Selective Compliance Assembly Robot Arm)机器人有两个并联的旋转关节, 可以使机器人 在水平面上运动, 此外, 再用一个附加的滑动关节做垂直运动。 SCARA机器人常用于装配作业, 最显著的特点是它们在x-y平面上的运 动具有较大的柔性, 而沿z轴具有很强的刚性, 所以, 它具有选择性 的柔性。这种机器人在装配作业中获得了较好的应用。 平面关节机 器人的工作空间如图1.27所示
端操作器的姿态。这种机器人在x、y、z轴上的运动是独立的,
运动方程可独立处理, 且方程是线性的, 因此, 很容易通过计 算机控制实现; 它可以两端支撑, 对于给定的结构长度, 刚性
最大; 它的精度和位置分辨率不随工作场合而变化, 容易达到
高精度。但是, 它的操作范围小,手臂收缩的同时又向相反的 方向伸出, 即妨碍工作, 且占地面积大, 运动速度低, 密封性 不好
2. 圆柱坐标型(R2P)
• 圆柱坐标机器人由两个滑动关节和一个旋转关节来确定部件的位 置, 再附加一个旋转关节来确定部件的姿态。这种机器人可以绕中心 轴旋转一个角,工作范围可以扩大,且计算简单; 直线部分可采用液压 驱动,可输出较大的动力; 能够伸入型腔式机器内部。但是，它的手 臂可以到达的空间受到限制, 不能到达近立柱或近地面的空间; 直线 驱动部分难以密封、防尘; 后臂工作时, 手臂后端会碰到工作范围内
工业机器人的坐标
10机电师
如图所示, 工业机器人的坐标形式有直角坐 标型、 圆柱坐标型、球坐标型、关节坐标型和 平面关节型。
分类：
直角坐标型 圆柱坐标型
球坐标型
关节坐标型 平面关节型
The end, thank you!
1. 直角坐标／笛卡儿坐标／台架型(3P)
• 这种机器人由三个线性关节组成, 这三个关节用来确定末 端操作器的位置, 通常还带有附加的旋转关节， 用来确定末
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。
简述工业机器人工件坐标的标定方法以及工件坐标系的作用
简述工业机器人工件坐标的标定方法以及工件坐标系的作用随着工业机器人在生产领域的应用越来越广泛，工件坐标的准确性和标定成为了至关重要的问题。
工件坐标标定是指确定机器人执行任务时所需的工件坐标与实际工件位置之间的准确关系。
下面我们来详细讨论一下工业机器人工件坐标的标定方法以及工件坐标系的作用。
工业机器人工件坐标的标定方法：1. 基础标定法：将工件放置在已知坐标系中，通过测量机器人末端执行器相对于该已知坐标系的坐标来计算工件坐标系的位置和姿态。
2. 视觉标定法：通过机器视觉系统获取工件的图像信息，利用图像处理算法计算工件的位置和姿态。
3. 可编程标定法：通过程序控制机器人执行一系列特定动作，例如移动、旋转等，然后通过测量工具对机器人末端执行器的坐标进行测量，从而计算出工件坐标系的位置和姿态。
4. 双手协作标定法：利用机器人两只手的力和力矩传感器测量工件的力和力矩，通过对力和力矩的分析和计算，得到工件坐标系的位置和姿态。
工件坐标系的作用：1. 精确定位：工件坐标系的确定可以帮助机器人实现对工件的精确定位，从而有效地进行操作和加工。
2. 姿态控制：工件坐标系可以帮助机器人确定工件的姿态，从而实现准确的操作和加工。
3. 任务规划：工件坐标系可以作为规划的参考，帮助机器人确定路径和动作，从而实现高效的任务规划和执行。
4. 误差补偿：通过对工件坐标系的标定，可以计算出机器人在执行任务时可能存在的误差，从而进行误差补偿，提高生产的准确性和一致性。
5. 自动化生产：工件坐标系的准确标定可以使机器人实现自动化生产，提高生产效率和品质。
在工业机器人应用中，工件坐标的标定方法和工件坐标系的作用至关重要。
通过选择适合的标定方法，并正确理解和利用工件坐标系的作用，可以提高工业机器人的生产效率和准确性，促进制造业的发展。
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。
工业机器人常用的四种坐标系
工业机器人常用的四种坐标系1 机器人坐标系工业机器人的坐标系是指用于控制机器人运动的坐标系，常用的有四种坐标系，即机器人基座坐标系、世界坐标系、末端坐标系和用户定义的坐标系。
2 机器人基座坐标系机器人基座坐标系（Base Coordinate System，BCS）一般是机器人的起点，也就是位于机器人的基座上，可以理解为机器人“抓取”东西时的测量和控制参考系，以及机器人坐标到世界坐标转换的参考系。
起始点可以通过编程人员在机器人程序上定义或使用具有软件的机器人控制器交互进行定位。
3 世界坐标系世界坐标系（World Coordinate System，WCS）是在机器人程序执行时定义的机器人环境中一个参考系，任何在机器人程序中定义的位置总是以世界坐标系为参照系定义的，以这个坐标系来表示机器人完成动作的最终目标点。
4 末端坐标系末端坐标系（TCP，Tool Centre Point）位于机器人末端，是坐标系统上机器人末端位置的参考系。
末端坐标系位于关节空间的终点，跟踪机器人的最终位置，用于控制器知道完成多个任务时，机器人头部位置的正确性。
此外，末端坐标系还可以用于关节运动时的夹持物体的位置定义及控制。
5 用户定义的坐标系用户定义的坐标系（User defined Coordinate System，UCS）由程序员在机器人程序中定义，有时也称为临时坐标系，以满足特定程序规划及定位运动任务的需要。
程序员可以自定义各种用户坐标系，通过建立坐标系与世界坐标系之间的关系，来完成更复杂的任务定位与控制，例如在组装任务中检查某一样件的位置相对与主体的关系等。
在控制机器人运动时，机器人的正确性定位及动作的精确性取决于机器人坐标系的准确性，上文介绍了四种机器人常用的机器人坐标系，他们非常适用于机器人程序规划定位及控制任务，能够将复杂的机器人运动任务优化，以及正确定位指令。
工业机器人的工具坐标系、工件坐标系、世界坐标系标定
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。