2.3.1 工业机器人的坐标系
工业机器人坐标系 ppt课件
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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。
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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
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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
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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
工业机器人操作基础：用户坐标系
工业机器人操作基础：用户坐标系一、工业机器人用户坐标系的定义：工业机器人用户坐标系定义在对象工件上，由用户自己根据需求习惯来定义，工业机器人用户坐标系的方向根据客户需要任意定义。
二、按照工业机器人在轴操作键时，控制中心点的动作情况请参照下表：三、选择用工业机器人户坐标系号：在工业机器人系统中，用户可以建立8个用户坐标系（各工业机器人厂家定义有所差异）。
用户坐标系号的选择分为轴操作运动机器人前的用户坐标系号选择和作业中的用户坐标系号选择。
1、工业机器人在轴操作运动前的用户坐标系号选择：工业机器人在轴操作运动时，所使用的工业机器人用户坐标系号在使用“坐标”键选择“用户坐标系”后，会显示在示教器屏幕上，即为当前工业机器人用户坐标系号；当前工业机器人用户坐标系号不同，，按轴运动键后的运动方向会不同；当前工业机器人用户坐标系号不同，运动工业机器人后添加运动指令记录的位置点信息（姿态值）会不同。
使用工业机器人用户坐标系运动机器人前，先要选择当前使用的用户坐标系号。
如果新标定、设定一个用户坐标系，按退出后，当前用户坐标系号立刻更改成标定、设定完成的用户坐标系号；如果要使用已经标定、设定过的用户坐标系，用[坐标]键选择坐标系为用户坐标系，按[SHIFT]+[坐标]键选择坐标系号。
备注：每按一次，用户坐标系号增加1，增加到8 后，返回到1 继续循环。
2、工业机器人在作业中的用户坐标系号选择：工业机器人作业中可以选择用户坐标系号，选择方法为通过指令选择。
SET UF#1 为用户坐标系选择指令，#后面的数值即为工业机器人用户坐标系号。
SET UF#<坐标系文件号>指令可以出现在作业的顶端，也可以出现在作业的中间和末端。
该指令执行后，系统的当前工业机器人用户坐标系号则被改变，工业机器人用户坐标系号的改变不仅对自动执行的作业有影响，示教模式下的轴操作也使用的是新设定的工业机器人用户坐标系。
3、工业机器人用户坐标系号选择的注意事项：如果客户使用1 个工业机器人用户坐标系，工业机器人作业中可以没有SET UF#<坐标系文件号>指令；如果客户使用多个用户坐标系，为了避免工业机器人用户坐标系的混乱，建议每个作业的顶端增加SET UF 指令，使得每个作业的每条指令使用的工业机器人用户坐标系都在作业的执行过程中得到明确，避免因当前用户坐标系文件号不对造成执行作业时的机器人轨迹错误。
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。
工业机器人的五个坐标系
② 顶吊安装工业机器人、M-710iC：J1轴处于0 位时，离开J4轴最近的J1轴上的点。
这是用来定义工具中心点（TCP）的位置和工具 姿态的坐标系。工具坐标系必须事先进行设定。
在没有定义的时候，将由默认工具坐标系来替代 该坐标系。
1.关节坐标系 2.直角坐标系 3.世界坐标系 4.工具坐标系 5.用户坐标系
关节坐标系是设定在工业机器人关节中的坐标系。 关节坐标系中工业机器人的位置和姿态，以各关 节底座侧的关节坐标系为基准而确定。
J1:0° J2:0°机器人的位置和姿态，通过
这是用户对每个作业空间进行定义的直角坐标系。 它用于位置寄存器的示教和执行、位置补偿指令 的执行等。在没有定义的时候，将由世界坐标系 来替代该坐标系。
从空间上的直角坐标系原点到工具侧的直角坐标 系原点（工具中心点）的坐标值x、y、z和空间 上的直角坐标系的相对X轴、Y轴、Z轴周围的工 具侧的直角坐标系的回转角w、p、r予以定义。
世界坐标系是被固定在空间上的标准直角坐标系， 其被固定在由工业机器人事先确定的位置。用户 坐标系是基于该坐标系而设定的。它用于位置数 据的示教和执行。有关各工业机器人（R系列 /M系列/ARC Mate/LR Mate）的世界坐标系 原点位置的大致标准为：
工业机器人软件中的工具、工件坐标系操作步骤
工具坐标系的建立步骤：
1、AB B→手动操纵→坐标系选择“基坐标”→点击“工具坐标”→新建→数据声明表：名称（tool）、范围（任务）、存储类型（可变量）、任务（T-ROB1）、模块，→确定
2、光标选中新建的名称tool→编辑→更改值→修改重量mass、重心坐标cog的x、y、z值→确定
3、光标选中新建的名称tool→编辑→定义→方法（TCP和Z、X）、点数（4点）→调节关节轴，分别选中点1、2、3、
4、X、Z对好位置，点击修改位置→确定
4、重定位操作：AB B→手动操纵→动作模式选择“重定位”、坐标系选择“工具”→点击“工具坐标”选择刚建好的工具坐标系“tool →操作摇杆。
工件坐标系的建立步骤：
1、AB B→手动操纵→坐标系选择“基坐标”→点击“工件坐标”→新建→数据声明表：名称（wobjl）、范围（任务）、存储类型（可变量）、任务（T-ROB1）、模块，→确定
2、光标选中新建的名称wobjl→编辑→定义→用户方法：3点：用户点X1为原点、用户点X2为X轴正方向上的点、用户点Y1为Y轴正方向上的点，分别选中点，修改位置→确定。
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1. 引言工业机器人是一种用于自动化生产的设备，它能够执行各种任务，如搬运、组装、焊接等。
在工业机器人的运动控制中，运动轴和坐标系的确定是非常重要的一步。
本文将详细介绍工业机器人运动轴和坐标系的概念、确定方法以及其在工业机器人控制中的应用。
2. 工业机器人运动轴工业机器人通常由多个运动轴组成，每个运动轴都可以实现某种特定的转动或平移运动。
常见的工业机器人通常包括6个自由度，即6个独立控制的运动轴。
2.1 旋转轴旋转轴允许工业机器人在一个平面内进行旋转运动。
常见的旋转轴有A、B、C三个，分别对应于绕X、Y、Z三个坐标轴旋转。
2.2 平移轴平移轴允许工业机器人在一个平面内进行平移运动。
常见的平移轴有X、Y、Z三个，分别对应于沿X、Y、Z三个坐标轴的平移。
3. 工业机器人坐标系工业机器人坐标系是用来描述工业机器人运动状态和位置的数学模型。
在工业机器人控制中，通常使用基座标系和工具座标系来描述机器人的位置和姿态。
3.1 基座标系基座标系是工业机器人运动轴的参考坐标系，通常由机器人控制系统定义。
基座标系通常与固定参考物体或地面相连，用于确定机器人起始位置以及运动轴的相对关系。
3.2 工具座标系工具座标系是用来描述工业机器人末端执行器（如夹爪、焊枪等）的位置和姿态。
它是一个相对于基座标系移动的坐标系，通常由用户定义并通过传感器测量得到。
4. 工业机器人运动轴与坐标系的确定方法在实际应用中，确定工业机器人运动轴和坐标系通常需要进行以下步骤：4.1 坐标系统校准首先需要进行坐标系统校准，确保基座标系与实际场景中固定参考物体或地面对齐。
这可以通过使用测量工具和传感器进行测量和校准来实现。
4.2 运动轴的定义根据机器人的结构和运动方式，确定每个运动轴的定义。
通常需要考虑机器人的自由度、旋转方向以及坐标系间的转换关系。
4.3 坐标系转换在确定了运动轴的定义后，需要建立运动轴与坐标系之间的转换关系。
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。
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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。
Y轴：右手拇指指向Z 轴，食指指向X轴，中指所 指方向为Y轴。
三、关节坐标系：
关节坐标系的原点设置在机器人各关节中心 点处，反映了该关节处每个轴相对该关节坐标系 原点位置的绝对角度。
我们要判断出每个关节的正方向。
右手定则： 1、纵向关节：一般情
况拇指指向机器人末端，四 指自然弯曲，四指所指方向 即为关节坐标正方向。
2.3.1 工业机器人的坐标系
陈孟
我们要用工业机器人编程时，需要掌握机 器人的运动方向，从而防止机器人碰撞，今 天我们了解一下机器人的坐标系。
一、直角坐标系：
Y 我们在初中学过数轴：
后来两个数轴组成了 直角坐标系：
今天，我们再加一个
O
X
数轴，形成三维的直
角坐标系：
Z
我们用手来判断直角
坐标系：
Z