基于新时达SD500机器人工具坐标系标定方法研究
工业机器人建立工具坐标系的方法
工业机器人建立工具坐标系的方法一、前言工业机器人建立工具坐标系是机器人应用中的重要步骤之一，是保证机器人精度和稳定性的关键。
在实际应用中，建立工具坐标系需要考虑多种因素，包括机器人本身的结构特点、工作环境的复杂性以及工件的形状等。
下面将详细介绍工业机器人建立工具坐标系的方法。
二、基本概念1、工具坐标系工具坐标系是指机器人末端执行器（如夹爪、吸盘等）相对于基座坐标系的位置和姿态关系，通常用一个三维向量表示，包括位置和姿态信息。
2、基座坐标系基座坐标系是指机器人控制系统中规定的参考坐标系，通常是以机器人安装位置为原点建立的右手笛卡尔坐标系。
3、TCP（Tool Center Point）TCP是指末端执行器上一个固定点，也称为夹爪中心点或吸盘中心点。
在建立工具坐标系时需要确定TCP在基座坐标系中的位置和姿态信息。
三、建立方法1、手动法手动法是最简单直接的建立工具坐标系的方法，适用于简单的应用场景。
具体步骤如下：（1）将机器人末端执行器移动到所需位置。
（2）将TCP对准基座坐标系原点，记录此时机器人的姿态信息。
（3）将TCP沿着基座坐标系三个轴向移动一定距离，再记录此时机器人的姿态信息。
（4）根据两次记录的姿态信息计算出TCP在基座坐标系中的位置和姿态信息。
手动法建立工具坐标系简单易行，但精度较低且需要耗费大量时间和人力资源。
2、示教法示教法是指通过手动示教机器人运动轨迹来建立工具坐标系。
具体步骤如下：（1）将机器人末端执行器移动到所需位置。
（2）按下机器人控制系统中的示教按钮，手动操作机器人完成一段规定运动轨迹，同时记录下运动轨迹信息。
（3）根据运动轨迹信息计算出TCP在基座坐标系中的位置和姿态信息。
示教法建立工具坐标系精度较高，但需要进行多次示教以提高精度，并且不适用于复杂的应用场景。
3、标定法标定法是一种通过测量和计算来建立工具坐标系的方法，通常需要使用特殊的测量工具和软件。
具体步骤如下：（1）将机器人末端执行器移动到所需位置。
机器人用户坐标系标定原理
机器人用户坐标系标定原理
机器人用户坐标系标定是指确定机器人执行任务时，用户所定义的坐标系和机器人内部坐标系之间的转换关系。
其原理主要基于机器人运动学和数学知识，可以通过以下几个步骤实现：
1. 确定机器人内部坐标系：机器人内部坐标系通常是由机器人制造商定义的，可以通过机器人手册或工程师的说明来确定。
2. 确定用户坐标系：用户坐标系是根据任务需求定义的坐标系，通常是机器人需要执行任务的工件或工作区域的坐标系。
3. 确定坐标系转换矩阵：通过坐标系转换矩阵，可以将用户坐标系转换为机器人内部坐标系。
具体的计算方法可以使用数学方法和软件工具来实现。
4. 进行实际标定：将标定板或其他标定物件放置在机器人的工作区域内，通过机器人运动完成一系列标定任务，记录机器人内部坐标系和用户坐标系之间的转换关系。
5. 验证标定结果：通过一系列验证任务来验证标定结果的准确性和可靠性。
如果结果不符合要求，则需要重新进行标定。
机器人用户坐标系标定是机器人系统中非常重要的一环，标定结果直接影响到机器人的执行精度和效率。
因此，标定过程需要仔细和认真地进行，确保标定结果的准确性和可靠性。
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abb机器人工具坐标系的标定方法
abb机器人工具坐标系的标定方法
ABB机器人工具坐标系的标定方法可以通过以下步骤进行：
1.安装工具：首先，将要标定的工具正确地安装在ABB机器人的末端执行器上。
确保工具安装牢固，与机器人末端执行器的坐标系对齐。
2.创建基准点：选择一个基准点或基准姿态作为参考点，该点应在机器人工作空间内且易于定位。
可以使用传感器或测量工具精确定位基准点的位置，记录其坐标值。
3.进行示教：使用ABB机器人的示教模式，将机器人手动移动到基准点的位置。
确保末端执行器与基准点重合，并且姿态与基准姿态一致。
4.记录坐标值：记录机器人当前的末端执行器坐标值，并记为标定点的位置。
5.重复步骤3和4：按照需要，选择其他位置作为标定点，重复步骤3和4，以获取更多的坐标数据点。
6.计算工具坐标系：使用所收集到的标定点数据，可以采用数学方法如最小二乘法或SVD（奇异值分解）等来计算出工具坐标系的转换矩阵。
这个转换矩阵描述了机器人末端执行器坐标系相对于基准点坐标系的位置和姿态关系。
7.验证：将机器人移动到其他位置，并使用标定后的工具坐标系来测量其末端执行器的位置和姿态。
通过与实际测量结果进行比较，验证标定的准确性。
需要注意的是，在标定过程中要确保机器人和工具处于稳定的状态，并且所选择的标定点分布在工作空间内具有代表性的位置。
这是一种常见的ABB机器人工具坐标系标定方法，可以根据实际需求和具体机器人型号进行调整和优化。
在标定之前，建议参考ABB机器人的用户手册或咨询ABB机器人的技术支持，以获取更详细和适用的标定方法。
机械臂的工具坐标系标定
机械臂的工具坐标系标定1.引言1.1 概述概述机械臂是一种能够模拟人类手臂运动的复杂机电一体化设备，广泛应用于工业自动化领域。
在机械臂的操作过程中，为了获得准确的姿态信息和执行精确的任务，工具坐标系的标定是至关重要的环节。
工具坐标系是指机械臂末端执行器（如夹爪、焊枪等）相对于机械臂末端关节坐标系的姿态和位置表示。
由于机械臂的运动和操作过程中，末端执行器可能会存在不可避免的误差和不确定性，因此需要通过工具坐标系的标定来准确描述末端执行器在空间中的位置和方向。
工具坐标系标定的基本原理是通过测量一系列已知位置和方向的目标点，利用数学模型和算法来确定机械臂末端执行器的坐标系。
标定的过程需要使用专门的标定设备和工具，利用机械臂的运动学和逆运动学计算方法来进行数据处理和分析。
工具坐标系标定对于机械臂的精度和准确性具有重要影响。
正确标定后的工具坐标系可以帮助机械臂实现更精确的定位和姿态控制，提高工作效率和质量。
同时，标定过程还可以为机械臂的故障诊断和维护提供可靠的依据。
本文将详细介绍机械臂工具坐标系的概念和意义，分析工具坐标系标定的原理和方法，并总结其对机械臂性能和应用的重要性。
另外，还将展望未来在工具坐标系标定方面的研究方向，以促进机械臂技术的进一步发展和应用。
1.2 文章结构文章结构部分的内容可以包括以下内容：文章结构部分的主要目的是介绍整篇长文的组织结构，向读者展示文章内部内容的布局和组成部分，以帮助读者更好地理解和阅读文章。
本文的结构分为引言、正文和结论三个主要部分。
引言部分包括概述、文章结构和目的三个小节。
在概述中，将简要介绍机械臂的工具坐标系标定的背景和重要性。
文章结构部分将详细介绍文章的组成部分和布局，包括引言、正文和结论三个部分，并简要阐述每个部分的内容。
目的部分将明确说明本文的目的和意义，即为读者提供关于机械臂的工具坐标系标定的相关知识和方法，以及该领域未来的研究方向。
正文部分将分为2.1节和2.2节。
机器人现场编程6.工具坐标系
方向移动。
围绕TCP点改变姿态
沿工具作业方向移动
工具坐标系
3）沿着TCP上的轨迹保持已编程的运行速度； 运行程序时，工具TCP点的速度始终保持设定的速度。
4）保持定义的姿态沿轨迹运行。 在轨迹某一点定义好机器人姿态，全局坐标系下移动
工具坐标系测量原理
工具坐标系
工具坐标系测量分几个方面？
工具坐标系的测量主要分为2个方面： 1）确定工具坐标系的原点 2）确定工具坐标系的姿态
步骤 1 2
或者
工具坐标系测量步骤及测量方法说明
步骤说明
测量方法
确定工具坐标系的原 点
XYZ4点法 XYZ参照法
确定工具坐标系的姿 态
ABC世界坐标法 ABC2点法
工具坐标系
ABC 2点法
ABC 2点法测量原理： 通过移至X轴上一个点和XY平面上一个点的方法，机器人控
制器可得知工具坐标系的轴数据。 提醒：
此方法适用于轴方向要求必须特别精确地确定。
ABC 2点法进行方向测量
工具坐标系
• 工具测量有何意义？ 1）可以围绕工具TCP点改变姿态；
将工具TCP靠近一固定点，基坐标为工具坐标系 的情况下，手动操作或者6D鼠标操作机器人，不管 是什么姿态，始终与固定点接触。
机器人，其工具始终保持开始的姿态沿着轨迹运行。
沿TCP上的轨迹保持设定速度运行
保持定义姿态沿轨迹运行
XYZ 4点法测量
工具坐标系
XYZ参照法的测量原理
对一件新工具与一件已测量过的工具进行比较测量，机器人 控制系统比较法兰位置，并对新工具的TCP进行计算。
XYZ参照法测量
FANUC机器人工具坐标系直接标定法.
FANUC机器人工具坐标系直接标定法
一、标定方法
顾名思义，就是直接输入工具中心点（x，y，z）的值，和机械接口坐标系的X轴、Y轴、Z轴周围的工具坐标的旋转角w、p、r的值。
图1 直接标定法中的w，p，r的含义
二、具体步骤
1.按下MENUS键，显示出画面菜单。
2.选择“6 SETUP”。
3.按下F1“TYPE”，显示画面切换菜单。
4.选择“Frames”坐标系。
5.按下F3“OTHER”。
6.选择“TOOL FRAME”，出现工具坐标系一览画面。
图2 操作示意图（1）
7.将光标指向将要设定的工具坐标系编号所在行。
8.按下F3“DETAIL”，出现所选坐标系编号的工具坐标系设定画面。
9.按下F2“METHOD”。
10.选择“Direct Entry”（6点）。
图3 6点标定设置画面
11.要输入注释和参考点（参考3点标定法）。
输入工具坐标系的坐标值。
（1）将光标移动到各个条目。
（2）通过数值键设定新的数值。
（3）按下ENTER键，输入新的数值。
图4 标定操作示意图（2）。
一种工业机器人工具坐标系及零点自标定方法
一种工业机器人工具坐标系及零点自标定方法
一种工业机器人工具坐标系及零点自标定方法，包括以下步骤：
1. 建立机器人基坐标系{b}、工具坐标系{t}和空间对齐点世界坐标系{u}，从而建立工业机器人的DH运动学模型。
2. 调整工业机器人各个关节角的角度，使得机器人工具末端与空间同一个点对齐n次，n大于或等于4，并记录每一次对齐时的各关节角值。
3. 建立{b}参数的误差模型。
4. 分析误差模型系数矩阵的病态程度，去除矩阵中线性相关列并对该矩阵进行优化。
5. 求解{b}参数误差模型，并对相应参数初步辨识并补偿。
6. 建立{b}和tcp参数的误差模型并执行步骤s4，求解 {b}和tcp参数的误差模型，并对相应参数补偿。
7. 建立{b}、tcp和零点的参数误差模型并执行步骤s4，进行参数误差辨识并补偿，对{b}、tcp和零点参数进行精确标定。
此外，本发明还提供了一种工业机器人工具坐标系及零点自标定方法，该方法通过多点对尖的机器人姿位参数，分阶段地建立参数误差模型，并对系数矩阵去除冗余参数，优化降低系数矩阵条件数之后，采用迭代最小二乘估计与消除高斯噪声的扩展卡尔曼滤波结合的参数辨识方法，进行求解并消除噪
声。
本发明的工业机器人工具坐标系及零点自标定方法，对TCP进行标定的同时，还能够寻回因各种原因丢失的机器人零点，成本低，效率高，而且操作简单，工程人员只需控制机器人进行姿态变换对齐尖点即可。
本发明可应用于机器人定位系统技术中。
请注意，具体的实现过程可能因实际应用场景、具体需求和现有技术的限制而有所不同。
在实施本发明时，可根据实际情况进行适当的调整和修改。
工具坐标系标定算法
工具坐标系标定算法
工具坐标系标定算法是一种将工具坐标系与机器人坐标系进行对应的过程。
通过标定，可以确定工具坐标系与机器人坐标系的转换关系，从而实现工具在机器人上的精确控制。
常用的工具坐标系标定算法有以下几种：
1. 朴素标定法：该方法通过测量一系列不同位置和姿态下的标定点，利用最小二乘法求解工具坐标系与机器人坐标系之间的转换矩阵。
该方法简单易行，但对标定点的数量和位置要求较高。
2. 非线性标定法：该方法基于最小二乘法，使用非线性优化算法（如Levenberg-Marquardt算法）来优化标定结果。
非线性
标定法能够处理更复杂的标定情况，但计算复杂度较高。
3. 多视角标定法：该方法通过利用多个摄像头对工具进行同时拍摄，在不同视角下测量标定点的位置和姿态，从而得到更准确的标定结果。
多视角标定法对硬件设备和标定场景要求较高，但能够获得更准确的标定结果。
4. 三维扫描标定法：该方法使用3D扫描技术对工具进行扫描，得到工具的三维模型，然后通过匹配三维点云与机器人坐标系的特征点，计算工具坐标系与机器人坐标系之间的转换关系。
三维扫描标定法能够获得高精度的标定结果，但需要相应的扫描设备和处理算法支持。
这些标定算法都有各自的优缺点，选择合适的标定方法需要根据实际需求和条件进行综合考虑。
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2019年第3期
作者简介：黄明鑫，男，1990年出生，江苏盐城人，硕士研究生，助教，研究方向：机电一体化。基于新时达SD500机器人工具坐标系标定方法研究盐城工业职业技术学院机电工程学院黄明鑫1引言工业机器人的坐标系可分为基坐标系、法兰坐标系、工具坐标系以及工件坐标系[1]。机器人坐标系的标定结果对机器人工作的稳定性和精确性有着很大的影响。机器人坐标系的标定可分为工具标定和工件标定两种，工具标定实际上是求得工具坐标系的位姿矩阵[2]。本文以新时达SD500机器人为研究对象，在机器人示教器中对机器人工具标定的方法进行了研究。2机器人工具标定工业机器人完成某项作业时，都需要在机器人的末端安装相应的工具，为了使机器人能够更加精确地定位，需要对机器人的工具进行标定操作。工业机器人工具标定包括TCP位置的标定（XYZ）和工具坐标系姿态的标定（ABC）。新时达工业机器人工具标定的过程如图1所示。在示教器新建tool变量来记录工具坐标系的位置信息，tool变量的X、Y、Z、A、B、C初始值为0。图1机器人工具标定的过程2.1TCP位置标定新时达SD500机器人工具位置的标定有一点法和四点法两种。一点法标定是根据已校准的工具和未校准工具示教同一个参考目标点，记录相应的位置信息，通过坐标系的变换，计算出未校准工具对法兰的相对位置。四点法标定是指将未校准工具以四种不相同的姿态移动到同一个参考目标点进行示教，然后通过坐标系的变换，获得未校准工具对法兰的相对位置。一般机器人工具位置的示教都是采用四点法标定的方法，这样得到的工具位置标定信息更加精确。工具TCP位置四点法标定过程的部分截图如图2所示，按照示教器中标定的文字提示可以完成机器人工具位置的标定。（a）四点法示教XYZ（b）四点法示教XYZ的结果图2工具位置四点法示教XYZ2.2工具坐标系姿态标定新时达SD500机器人工具坐标系姿态的标定有一点法和三点法两种。一点法标定是改变工业机器人的姿态，使工具的X轴和基坐标系的Z轴对齐，同时工具的YZ两轴和基坐标系的YX也相应对齐，这样就可以获得机器人工具的姿态信息。三点法标定需要利用已经标定的工具位置信息完成姿态的标定，它需要三个点的位置信息，首先示教Z轴上两个点，然后示教ZX平面上一点，即选择Z轴、ZX平面方向，示教Z轴上第一个点，接着示教Z轴上第二个点，最后示教ZX平面上的点，这样就得到了工具姿态ABC的值。工具姿态三点法标定过程的部分截图如图3所示，按照示教器中标定的文字提示可以完成工具姿态的标定。（a）三点法示教ABC（b）三点法示教ABC的结果图3工具姿态三点法示教ABC2.3标定检验机器人工具的位置和姿态标定好后需要检验标定是否合格。一般机器人工具位置标定的误差在2mm以内算合格，而姿态标定的检验是在机器人示教器中改变标定的ABC的数值，若机器人的末端没有较大的位置改变，即为合格
[3]
。机器人工具位
置和姿态检验合格后，新建的工具变量就可以在程序中使用了。
摘要：本文对新时达SD500机器人的工具坐标系标定方法进行了研究。首先介绍了机器人的各个坐标系，机器人坐
标系的标定分为工具标定和工件标定，然后具体分析了机器人的工具标定，即机器人TCP位置标定和工具坐标系姿态标
定，工具标定完成后对标定结果进行了检验，最终完成了机器人工具坐标系的标定。
关键词：机器人；工具坐标系；标定
机电·教育·推广
HEBEINONGJI
河北
农
机
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DOI:10.15989/j.cnki.hbnjzzs.2019.03.025
2019年第3期
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3结论本文对新时达SD500机器人的工具坐标系标定方法进行了研究，完成了机器人TCP位置标定和工具坐标系姿态的标定，最后对工具标定进行了检验，符合标定的要求。通过对机器人工具坐标系标定方法的研究，为后续研究工业机器人的自动焊接打下了基础，具有重要的指导意义。参考文献：[1]汤晓华,蒋正炎,陈永平等.工业机器人应用技术[M].北京:高等教育出版社,2015:4~10.[2]郑剑春.机器人结构与程序设计[M].清华大学出版社,2010
:235~246.
[3]黄明鑫.基于机器视觉的机器人路径识别与跟踪研究[D].
常州:江苏理工学院,2016.
五年制高职作为高等职业教育的重要组成，在我国已经有20多年的历史。各类高校扩招，使得高等职业学校生源质量下降，五年制高职的生源绝大多数是考不上高中或者由于某些原因无法继续读高中的学生，他们缺少高中阶段的成长与历练，没有养成良好的学习和生活习惯。1背景我校工程造价专业五年制高职是“3+2”模式，笔者近几年都承担他们在高职这两年的专业课教学，经常与学生沟通交流。由于多种原因五年制的这些孩子自信心缺失，也没有上进心，学习习惯差，没有纪律观念，甚至价值观有欠缺，初中毕业以后不得不选择中专院校就读，这时候的他们很小，对将来的职业和个人发展没有任何期许，都是在家长和亲朋的帮助下选择就读学校和专业。本人在我院五年制高职工程造价专业班级教学过程中，对这些孩子的学习现状非常担忧，尤其是对少数孩子感到痛心疾首。2存在的主要问题五年制高职学生普遍存在的问题是无论做什么都提不起精神，对学习、对生活都没有兴趣，只是得过且过。部分五年制高职学生家庭富裕，家长溺爱孩子，导致孩子一切以自我为中心，个人利益至上，不关心集体，不尊重他人。这些学生不能吃苦，不能吃一点儿亏，受不得一点儿委屈，心理素质差，想问题做事情容易走极端。还有在五年制高职学生当中普遍爱玩手机，痴迷于游戏，课堂上都有一小部分学生用手机打网络游戏。晚上宿舍熄灯
以后还是抱着手机在被子里玩，甚至玩通宵，第二天在课堂上提
不起精神，甚至直接趴到课桌上呼呼大睡，老师上的什么课，讲
的什么内容都一无所知，作业是抄的，有的同学连抄作业都不记
得或者不愿意。还有少数学生与社会上的不良人员交往，染上酗
酒、打架斗殴的恶习，长期旷课，甚至不能顺利完成学业。
因学习基础差丧失自信心与上进心的学生，对一切都漠不
关心的态度不仅影响了正常的教学秩序，而且影响班级管理。这
些在五年制高职班级不是个例，而是大多数学生普遍存在的问
题。对五年制学生，大多数辅导员、班主任、教师都是抱着无事则
安的心态，在五年制学生的日常管理过程中能够平安即可，甚少
有更高要求。
3解决问题的对策
我常常思考以下这几个问题，这些孩子为什么会变成这样？
如何能够让他们树立正确的价值观？如何能够让他们由被动学
习转变为主动学习？如何能够让他们不辜负大学时光，学到有用
的专业知识技能？本人认为针对上述一系列的问题，我们可以尝
试通过以下途径来解决。
3.1加强思想道德建设，形成正确的价值观
刚入校门的五年制高职学生年龄小，价值观尚未形成，不知
道如何做是对的，如何做是错的，遇事随波逐流。小小年纪初次
离开父母、家庭，往往比初中生表现更差。例如不交作业时，他们
可能会对老师说：“不是我一个人没交，好多人都没交。”他们不
能正确地辨别是非对错，也就是没有形成正确的价值观。
育人为本，德育为首。加强学生的思想道德建设，要求学生
从身边小事做起，严于律己、宽以待人、助人为乐，培养学生亲近
作者简介：江小丽，女，1981年出生，安徽省枞阳县人，讲师。
基金项目：滁州职业技术学院2017年度教学质量与教学改革工
程项目：五年制高职学生学习现状及对策研究（项目编号：
2017zlgc049）。
五年制高职学生学习现状及对策研究
滁州职业技术学院江小丽
摘要：高等职业教育的规模这些年在迅速扩大，在发展的过程中出现了一些新问题和新困难，五年制高职作为高
职教育的重要组成部分问题更多。滁州职业技术学院是全日制大专高职院校，五年制高职学生占比例比较少。本人从事
工程造价专业课教学，也教授工程造价专业五年制班级专业课，对五年制高职学生的现状十分担忧，本文对五年制高职
学生学习现状进行研究，寻找解决问题行之有效的方法。
关键词：五年制高职；学习；对策
HEBEINONGJI
河北
农
机
机电·教育·推广
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DOI:10.15989/j.cnki.hbnjzzs.20181217.001