工业机器人三个关键程序数据工具坐标系共21页文档
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51、 天 下 之 事 常成 于困约 ，而败 于奢靡 。——陆 游 52、 生 命 不 等 于是呼 吸，生 命是活 动。——卢 梭
53、 伟 大 的 事 业，需 要决心 ，能力 ，组织 和责任 感。 ——易 卜 生 54、 唯 书 籍 不 朽。——乔 特
55、 为 中 华 之 崛起而 读书。 ——周 恩来
工业机器人三个关键程序数据工具坐 标系
16、自己选择的路、跪着也要把它走 完。 17、一般情况下)不想三年以后的事， 只想现 在的事 。现在 有成就 ，以后 才能更 辉煌。
18、敢于向黑暗宣战的人，心里必须 充满光 明。 19、学习的关键--重复。
20、懦弱的人只会裹足不前，莽撞的 人只能 引为烧 ，只 有真正 勇敢的 人才能 所向披 靡。
机器人的运动轴和坐标系
机器人系统中各个运动轴的定义
3.1 机器人运动轴与坐标系
所
A5
轴5
处
A4
位
轴4
置
A3
———
A6 轴6
轴3
—
【
课
堂
认
A2
轴2
知
】
A1
轴1
KUKA 机器人
ABB 机器人
典型机器人操作机各运动轴
A1 、 A2 和 A3 三轴（轴 1 、轴 2 和轴 3 ）称为基本轴或主轴， 用以保证末端执行器达到工作空间的任意位置。
3.1.1 机器人运动轴的名称
所
处 位
通常机器人运动轴按其功能可划分为机器人轴、基座轴和工装
置——轴— ， 基座轴 和工装轴 统称 外部轴 。
—
机器人轴
【 课
机器机器人人操操作作机（机本（体）本的轴机，）属
堂
的轴，属于机器人本身。
认
知
】
基座轴
机器人整体移动的轴，如行走 轴（滑移平台或导轨）。
工装轴
机器人轴和基座轴以外的 轴，指使工装夹具翻转和 回转的轴
置 ———
—
关键步骤：系统上电开机 机器人到 B 工位 / 旋转回转机
→ →
A B
工位机器人手动示教 → 工位机器人手动示教。
选择关节坐标系
→
移动
【
课
堂
认
知
】
工位 B
工位 B
工位 A
工位 A
双工位操作
双工位 + 变位机操作
➢ 机器人外部轴的运动控制，只能在关节坐标系下进行。
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提示
目录
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3.4 手动移动机器人
5.2.2任务52工业机器人工具坐标系
任务考核
考核项目
考核内容
要求及评分标准
配分 成绩
示教器设置
工业机器人坐标系包括哪些？
（10）如图所示，操控机器人使工具参考 点以点4的姿态从固定点移动到工具TCP的 +X方向。
如图所示，单击“修改位置”。
背景知识
（11）如图所示，操控机器人使工具参考 点以点4的姿态从固定点移动到工具TCP的 +Z方向。
如图所示，单击“修改位置”；
背景知识
(12) 如图所示，单击“确定”完成位置 修改。
任务目标
1）熟知 ——机器人坐标系的种类及定义; 2）熟知 ——工具坐标系定义及优点； 3）运用 ——工具坐标系的设定方法。
任务引入
在了解机器人系统坐标系的分类及其 定义的基础上，认知工具坐标 tooldata，理解其含义，掌握工具坐 标系的标定方法。
背景知识
认识各类坐标系定义 认识工具坐标系 工具坐标的设定方法；
●首先在机器人工作范围内找一个非常精确的固定点作为参考点； ● 然后在工具上确定一个参考点（最好是工具的中心点）； ● 用手动操纵机器人的方法，去移动工具上的参考点，以四种以上不同的机器人姿 态尽可能与固定点刚好碰上。前三个点的姿态相差尽量大些，这样有利于TCP精度 的提高。第四点是用工具的参考点垂直于固定点，第五点是工具参考点从固定点向 将要设定为TCP的X方向移动，第六点是工具参考点从固定点向将要设定为TCP的Z 方向移动； ● 机器人通过这四个位置点的位置数据计算求得TCP的数据，然后TCP的数据就保存 在tooldata 这个程序数据中被程序进行调用。
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
工业机器人运动轴与坐标系
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
工业机器人的五个坐标系
工业的五个坐标系工业的五个坐标系工业是用于自动化生产的设备，在工厂生产线中扮演着重要的角色。
为了精确地控制和定位的动作，需要使用五个坐标系来描述的位置和姿态。
本文将详细介绍这五个坐标系的定义和使用方法。
一.基坐标系基坐标系是工业运动的参考坐标系，也称为世界坐标系或基座标系。
它通常固定在所处的环境中的一个固定点上，例如工作台或地面。
基坐标系的原点通常被定义为的起始位置。
二.关节坐标系关节坐标系是相对于的关节运动而定义的坐标系。
它描述了各个关节的位置和姿态。
每个关节都有一个对应的关节坐标系，关节坐标系的原点位于关节的旋转中心。
三.工具坐标系工具坐标系是末端执行器所处的坐标系。
它通常是通过在末端装置一个工具或夹具来定义的。
工具坐标系的原点通常位于工具的中心或夹具的夹持点。
四.工件坐标系工件坐标系是工作时相对于工件而定义的坐标系。
它可以通过在工件上选择一个固定点来定义。
工件坐标系的原点通常位于工件的某个确定位置上。
五.外部坐标系外部坐标系是相对于工作环境的坐标系。
它通常是由一个传感器来提供的，如视觉传感器或激光扫描仪。
外部坐标系能够提供相对于周围环境的位置和姿态信息。
附件：本文档未涉及附件。
法律名词及注释：1. 工业：指用于工业生产领域的可编程自动操作。
2. 自动化生产：指利用机器或计算机控制系统自动完成工业生产过程。
3. 坐标系：指描述一个点在空间中位置的系统。
4. 关节：指中可以实现柔性运动的部件。
5. 姿态：指在空间中的方向或朝向。
6. 末端执行器：指末端的工具或夹具。
7. 工具：指末端用于执行特定任务的装置。
8. 夹具：指用于夹持工件的固定装置。
9. 外部坐标系：指相对于工作环境的参考坐标系。
《工业机器人与智能制造》课件20—3.2 工业机器人用户坐标系的设置
3点法标定简介
3点法模式1示教的三个点为：原点P1，X轴 （Y轴或Z轴）正方向上的一点P2，XY平面 （YZ平面或ZX平面）上的一点P3。
3.2 用户坐标系的设置
操作步骤如下： 9、运动机器人至用户 坐标系的原点。点击示 教→向后
10、选择⊙X，继续示 教X轴上一点，点击示 教→向前
3.2 用户坐标系的设置
3.2 用户坐标系的设置
操作步骤如下： 5、点击确定，默认 的值全为0。这样就 在程序中创建了一条 用户坐标系指令。
3.2 用户坐标系的设置
操作步骤如下： 此时的用户坐标系的坐标量都为0，需 要通过以下方法添加用户坐标系的数值。
6、接下来依次点击菜单键 →变量 → 对象坐标系。
7、点击“设置”
8、选择3点法→向后
《先进制造技术》
单元3 工业机器人编程
单元3 工业机器人编程
3.1 工业机器人的坐标系 3.2 用户坐标系的设置 3.3 工具坐标系的设置 3.4 机器人编程指令 3.5 区域监控 3.6 绝对零点位置的设置 3.7 编程任务1创建简单程序 3.8 编程任务2添加WHILE…DO… 3.9 编程任务3添加(赋值)指令 3.10 编程任务4抓料
3.2 用户坐标系的设置
1.用户坐标系的意义是将世界坐标系的偏移出去， 原点和方向按照用户的指定进行设置。 2.一般的应用是将用户坐标系建立在工件上或者码 垛的码盘上，根据工件或码盘的实际摆放方向进行 定义 3. C10控制系统中，用户坐标系的设置是通过 RefSys()命令实现的
3.2 用户坐标系的设置
在用户坐标系下手动方法是，按Jog键将坐标系切换至RX , RY, RZ, RA , RB, RC, 再进行运动即可。
3.2 用户坐标系的设置
工业机器人工具及工件坐标系的应用
关键词:工具坐标系;工件坐标系;转换坐标系1绪论工业机器人的坐标系应用非常广泛，特别是工具坐标系和工件坐标系的应用在工业生产中会频繁的使用，包括坐标系的偏移及坐标系的转换等，本文从工具坐标系的标定验证，工件坐标系的标定验证及工具坐标系的转换三个方面出发，讨论验证工具及工件坐标系的应用方法。
工具坐标系采用的是六点法TCP和Z，X的标定方法，其应用可以在工具坐标的三个方向上进行拓展，机器人在任何时候只会跟踪工具坐标系的X，Y，Z轴，因此当工业上需要进行一些特殊操作时就可以利用工具坐标系进行点位的示教。
工件坐标系的标定采用的是3点法，通过坐标原点和X轴正方向，Y轴正方向3个点进行标定，工件坐标系的用途非常广发，本文主要讨论了其三种用法，分别是进行斜面绘图、重复性工作及工件位置改变的作业，通过这三种方法的讨论可以在工业生产中有效的进行坐标系的转换和选取，达到事半功倍的目的。
2工具坐标系的标定及应用在工业机器人的使用过程中，工具坐标系通常采用默认的工具坐标，但是因为一些特殊的作业，需要重新建立工具坐标并进行标定，标定工具坐标系首先在程序数据里面找到tooldata这个数据，然后新建坐标系，再对其进行编辑定义，采用TCP和Z，X的方法进行6个点的标定。
此时应该尽量选取位姿差距比较大的位置进行标定示教，在这里应该注意，因为工具坐标系是采用的标定工具进行标定的那么选取点位标定时，一定要将机器人的各种姿态尽量的出现在TCP的四个点中，否则会出现工具的末端点出现偏移，在验证的环节会发现工具的坐标系不停的进行移动。
影响后面的作业。
建立完成之后，将示教器的界面调整到手动操作界面，将坐标系变成工具坐标系，选定新建的坐标系，(此时若发现无法选定坐标系那么需要将建立的工具坐标系的载荷量MASS改为正值即可)然后将运行方式改为重定位动作，如果机器人末端执行器在XYZ三个方向操作下，一直绕着一点运动，如图1所示，则工具坐标系完成。
工业机器人的五个坐标系
工业的五个坐标系正文：一、引言：工业是现代制造业中不可或缺的重要设备。
其具有高效、灵活、精确等优点，广泛应用于汽车制造、电子电器、机械加工等各个行业。
而工业的控制系统中，坐标系是非常重要的概念之一。
本文将介绍工业的五个坐标系，包括基座坐标系、工件坐标系、工具坐标系、世界坐标系和坐标系。
二、基座坐标系：基座坐标系又称为基本坐标系，通常由的基座位置确定。
它是控制系统的参考坐标系，所有其他坐标系都是相对于基座坐标系而言。
2.1 基座坐标系的确定方法：基座坐标系的确定通常通过的编程软件进行，可以通过末端工具在基座上的位置进行标定，或者通过机械限位器、光电开关等装置的信息进行标定。
三、工件坐标系：工件坐标系是工件表面或工件夹具的位置参考坐标系。
它是在任务执行过程中所需要的参考坐标系。
3.1 工件坐标系的确定方法：工件坐标系的确定需要将的工具末端固定在工件表面或夹具上，并通过编程软件进行标定。
通常可以通过触碰或者视觉传感器进行工件坐标系的确定。
四、工具坐标系：工具坐标系是末端工具的位置参考坐标系。
它是根据任务需求所设定的坐标系。
4.1 工具坐标系的确定方法：工具坐标系的确定可以通过末端工具的固定位置进行标定。
通常需要通过编程软件进行设置，并通过触碰、测程仪器等方法进行校准。
五、世界坐标系：世界坐标系是运动区域内的全局参考坐标系。
它是在执行任务过程中所遵循的坐标系。
5.1 世界坐标系的确定方法：世界坐标系的确定通常需要根据工作范围进行设定。
可以通过编程软件进行标定，也可以通过外部设备、传感器等进行校准。
六、坐标系：坐标系是末端工具相对于基座坐标系的坐标系。
它是控制系统中最重要的坐标系之一。
6.1 坐标系的确定方法：坐标系的确定通常通过的运动规划算法进行，可以通过编程软件进行设置，也可以通过机械结构等进行标定。
七、附件：本文档涉及到的附件包括：操作手册、编程软件说明书、姿态校准指南等。
八、法律名词及注释：1.工业：指用于自动执行生产过程、操作物件或加工材料的可编程多关节机械装置。
机器人工具坐标系与工件坐标系标定
一.工具坐标系 1.工具坐标系的创建新建工具名称界面工具初始值参数设置界面工具设定界面工具的重量“mass”值的设定工具的重心偏移“cog”值的设定进入工具定义界面一.工具坐标系 2.工具坐标系的标定机器人工具坐标系的标定是指将工具中心点（TCP）的位置告诉机器人，指出它与末端关节坐标系的关系。
（1）外部基准标定法只需要使工具对准某一测定好的外部基准点，便可完成标定，标定过程快捷简便。
（2）多点标定法这类标定包含工具中心点(TCP)位置多点标定和工具坐标系（TCF)姿态多点标定。
TCP位置标定是使几个标定点TCF位置重合，从而计算出TCP，即工具坐标系原点相对于末端关节坐标系的位置。
•四点法:TCP姿态标定是使几个标定点之间具有特殊的方位关系，从而计算出工具坐标系相对于末端关节坐标系的姿态;•五点法:在四点法的基础上，除能确定工具坐标系的位置外还能确定工具坐标系的X轴方向;•六点法:在五点法的基础上，还能确定工具坐标系的Z轴方向;“点3”修改位置界面机器人姿态3画面“点1”修改位置界面机器人姿态1画面“点2”修改位置界面机器人姿态2画面“点4”修改位置界面机器人姿态4画面•六点法标定————设定TCP视频演示•自动计算工具重量及重心位置进入单轴运动模式界面进入主程序编辑界面选定的例行程序界面例行程序打开后界面载荷确认界面选定的例行程序界面一.工件（用户）坐标系的标定工件坐标是用来描述工件位置的坐标系。
工件坐标由两个框架构成：用户框架和对象框架。
所有的编程位置将与对象框架关联，对象框架与用户框架关联，而用户框架与大地坐标系关联。
建立工件坐标系的方法如下：主菜单→程序数据→工件坐标系→新建→名称→定义工件坐标系。
定义工件坐标系有如下两种方法：1.直接输入坐标值，即x、y、z的值。
2.示教法：编辑→定义→第一点→第二、三点（三点不在同一条直线上即可）。
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。