T-01-O-F-弧焊机器人坐标系的设定概要

1、项目二弧焊机器人坐标系的设定本项目以弧焊机器人为例，系统地介绍了工业机器人坐标系的分类、工具坐标系的标定、用户坐标系的标定、点动坐标系的标定及零点标定的方法等知识点，使学生能正确地选择坐标系，并对机器人进行坐标系标定。【学习目标】知识目标：1）掌握弧焊机器人坐标系的分类；2）掌握工具坐标系的使用场合和标定方法；3）掌握用户坐标系的使用场合和标定方法；4）掌握点动坐标系的使用场合和标定方法；5）理解零点标定的目的及其方法；能力目标：1）能根据不同场合，合理选择弧焊机器人坐标系；2）能运用3点法、6点法和直接输入法完成弧焊机器人工具坐标的标定；3）能运用3点法、4点法和直接输入法完成弧焊机器人用户

2、坐标的标定；4）能运用3点法和直接输入法完成弧焊机器人点动坐标的标定5）能运用全轴零点位置标定、简易零点标定、单轴零点标定和输入零点位置标定的方法数据等方法完成弧焊机器人零点位置的标定。【工作任务】任务一坐标系的分类任务二工具坐标系（ToolFrame）标定任务三用户坐标系（UserFrame）标定任务四点动坐标系（JogFrame）标定任务五零点标定（Mastering）任务一坐标系的分类【任务导读】工业机器人的作业点在空间通过坐标进行标识，通过选取不同的坐标系可以快速有效地对工业机器人进行示教编程，本任务以弧焊机器人为载体，介绍工业机器人坐标系的分类及选取，使学生对工业机器人坐标有基本的认

3、识。【相关知识】一、坐标系的概念工业机器人作为一个高度自动化的生产设备，能按既定轨迹实现生产意图，主要依赖两个方面:正确的加工指令（即正确的程序）和正确的坐标系统。这两者相辅相成，任何一个出现错误都会导致机器人的运行出错。机器人的程序主要包含动作指令信息和位置信息：动作指令信息决定了机器人要采取什么样的方式进行动作（如直线方式、圆弧方式、点到点方式等）及作业的顺序流程；位置信息包含当前动作所要到达位置的准确坐标数据，这些位置坐标数据的正确性依赖于当前有效的坐标系统。当坐标系统发生改变，即使程序不作任何修改，也会影响机器人实际到达的位置。所以正确的坐标系统是程序正确编写与执行。在工业机器人坐标系

4、和运动命名原则（GB/T16977-2005/ISO9787:1999）中，对工业机器人的坐标系进行了定义。其中，固定在地面上的坐标系称为世界坐标系；固定在安装面上的坐标系称为基础坐标系。对于固定安装的机器人，当安装完成后，坐标系之间的对应关系即唯一确定，两种坐标系之间的变换很容易进行，机器人系统各类坐标如图2-1所示。图2-1机器人坐标系示例二、FANUC弧焊机器人的坐标系机器人空间位置使用坐标系来表示，在不同的场合可以使用不同的坐标系。FANUC弧焊机器人系统典型的坐标系系统包括：全局坐标系、工具坐标系、用户坐标系和点动坐标系，如表2-1所示:表2-1FANUC弧焊机器人坐标系分类序号坐标

5、系名称坐标系概述1WorldFrame（全局坐标系）是一个不可设置的缺省坐标系。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。2ToolFrame（工具坐标系）是直角坐标系，TCP位于其原点。3UserFrame（用户坐标系）是程序中记录的所有位置的参考坐标系，用户可于任何地方定义该坐标系。4JogFrame（点动坐标系）是为控制关节点动控制而设的坐标系。(1) 全局坐标系：全局坐标系又叫世界坐标系，它依据右手直角坐标系设立，其原点通常位于机器人足部轴的中心，轴和方向由直角坐标系确定。因此，在多数场合，全局坐标系等同于基础坐标系或直角坐标系。在全局坐标系中的所有位移都是

6、以直角坐标系的方向和坐标值来确定的，可以使机器人的控制点以空间直线或圆弧的方式进行位移。工具坐标系：工具坐标系是把机器人腕部法兰盘所握工具的有效方向定为Z轴，把XYZ直角坐标定义在工具的尖端点。工具坐标系设置的目的有两个：编程和机器人运行的需要，用工具坐标系把机器人的控制点移动到工具的某个基准点上；示教编程的需要，根据工具的作业方向用工具坐标系重新设置直线坐标轴的方向。(2) 用户坐标系：用户坐标系又称基坐标系或工件坐标系，它是基于全局坐标系的一个偏置坐标系，一般情况下，机器人的示教、编程和运行都可以基于全局坐标系来完成，而不用设用户坐标系。但是，当发生以下三种情况时，用户坐标系就有设置的必要

7、：作业对象的位置可能会发生轻微改变；机器人的运行程序需要在多台同类型的加工系统中重复使用；在与全局坐标系平面不平行的其它平面上进行示教编程。(3) 点动坐标系：点动坐标系是机器人最基础的坐标系统，也是机器人唯一非线性的坐标系。点动坐标系由机器人上的各自然轴形成，每个轴都有自己的零位，通过零点标定，可以在机器人丢失坐标后重新找回零点。轴的方向通常按右手定则确定，点动坐标系的运动轨迹都是依各自轴的轴线为中心的回转运动。各坐标系如图2-2所示。(a)全局坐标系(b)工具坐标系(c)用户坐标系岫3(d)点动坐标系图2-2FANUC弧焊机器人的坐标系机器人空间位置使用坐标系来表示，在不同的场合可以使用不同的坐标系，在机器人编程和运行过程中，需根各个坐标系的优缺点进行合理地选择。坐标系优缺点对比如表2-2所示。表2-2坐标系应用优缺点序号坐标系选择优点缺点1全局坐标系操作简单，无需设置坐标通常只能在简单的点位控制上，不能进行精确的轨迹控制、作业对象位置不能发生改变、程序不具有同类型生产设备上的通用性、作业工具位置不能改变。2工具坐标系可以实现精确的轨迹控制，作业工具位置发生改变后，通常只需重设工具坐标，程序仍可正确运行作业对象位置不能发生改变、程序不具有同类型生产设备上的