9工具数据基础

河南工业职业技术学院教案课程名称工业机器人基本操作与编程教案编号及课题名称9.工具数据授课时间10.11第6周周一12节10.11第6周周一56节授课班级及人数机器人240150人机器人240250人授课地点L1-205L1-205教学内容及重点难点1.工具数据TOOLDATA组成（难点）2.工具数据的设定（重点）教学目标

（融入课程思政内容）1.知识目标掌握机器人工具坐标的设定2.能力目标能够设定机器人工具坐标3.素质目标培养工匠精神及团队意识。培养学生勇于探索和创新精神。4.思政目标培养学生一丝不苟、兢兢业业的工匠精神；培训学生为祖国建设添砖加瓦的爱国主义精神。教学策略教学方法理实一体、讨论教学资源教材、授课视频、网络视频、图片课后拓展机器人工具坐标设定任课教师：高功臣日期：2025.08.05教学内容旁注一、课堂组织1.组织学生从前排入座。2.使用超星学习通进行签到。二、课堂教学引入在进行正式的编程之前，就需要构建起必要的机器人编程环境，其中有三个必须的程序数据（工具数据TOOLDATA，工件坐标WOBJDATA，负荷数据LOADDATA）就需要在编程前进行定义。接下来，我们就来学习这三个程序数据的组成及设定方法。1工具数据组成工具数据Tooldata是用于描述安装在机器人第六轴上的工具的TCP，重量，重心等参数数据。不同的机器人应用就可能配置不同的工具，比如说弧焊的机器人就使用弧焊枪作为工具，而用于搬运板材的机器人就会使用吸盘式的夹具作为工具。图1TCP位置示意图图2默认TCP位置示意图默认工具(tool0)的工具中心点（ToolCenterPonit）位于机器人安装法兰的中心，如图2所示。图中的A点就是默认的TCP点。机器人工具数据tooldata由3部分组成。如果使用固定工具，则定义的工具坐标系是相对于大地坐标系。组件描述robholdrobothold数据类型：bool定义机械臂是否夹持工具。TRUE：机械臂正夹持着工具。FALSE：机械臂未夹持工具，即为固定工具。tframetoolframe数据类型：pose工具坐标系。TCP的位置（x、y和z），单位：mm，相对于腕坐标系（tool0）。工具坐标系的方向，相对于腕坐标系。tloadtoolload数据类型：loaddata机械臂夹持着工具：工具的负载，即：1.工具的质量（重量），单位：kg。2.工具负载的重心（x、y和z），单位：mm，相对于腕坐标系。3.工具力矩主惯性轴的方位，相对于腕坐标系。4.围绕力矩惯性轴的惯性矩，单位：kg·m2。如果将所有惯性部件定义为0kg·m2，则将工具作为一个点质量来处理。固定工具：用于描述夹持工件的夹具的负载：1.所移动夹具的质量（重量），单位：kg2.所移动夹具的重心（x、y和z），单位：mm，相对于腕坐标系。3.所移动夹具力矩主惯性轴的方位，相对于腕坐标系。4.围绕力矩惯性轴的惯性矩，单位：kg·m2。如果将所有惯性部件定义为0kg·m2，则将夹具作为一个点质量来处理。2.工具数据的设定方法对工具坐标进行设定时，需要严格按照规范的操作流程进行，否则无法得到精确的工具坐标，具体的操作步骤如下：1.在机器人工作范围内找一个尖锐的固定点作为参考点；2.在工具上确定一个参考点，最好是工具的末端中心点（以上两步不分先后顺序）；3.手动操纵机器人移动工具上的参考点，使其以四种不同的位姿尽可能与固定点刚好接触4.从第四种位姿沿所需要设定工具坐标的X轴方向移动一段距离，用来确定X轴的方向，其正方向与移动方向相反5.从第四种位姿沿所需要设定工具坐标的Z轴方向移动一段距离，用来确定Z轴的正向，其正方向与移动方向相反。若工具坐标的方向与系统默认工具tool0的各轴方向相同，则第4、5两步不用设置，可以跳过。6.机器人通过第3步所确定的四种位姿的位置数据，根据机器人坐标变换的相关理论计算求得TCP的数据，最终TCP的数据就保存在TOOLDATA类型的程序数据中。7.根据系统的提示设置工具的质量和重心的位置。机器人工具坐标的设定方法常用的有四点法（TCP（默认方向））、五点法（TCP和Z）和六点法（TCP和Z，X）等三种，其中四点法按照上述操作步骤中的1、2、3、6、7进行操作即可；五点法按照上述操作步骤中的1、2、3、5、6、7进行操作即可；六点法按照上述操作步骤中的1～7进行操作即可。3工具数据的设定1．在机器人示教器上单击“ABB菜单”，并在ABB菜单窗口中选择“手动操纵”进入手动操纵窗口。2．在手动操纵窗口单击“工具坐标”，进入工具坐标设定与选择窗口。3.在工具坐标设定与选择窗口的左下角单击“新建”，打开新建工具数据的窗口。在该窗口对所需工具数据进行设定，单击“确定”便完成工具数据的建立4.在工具坐标设定与选择窗口选择tool1，单击“编辑”菜单中的“定义”选项，打开工具数据的定义窗口，便可以对该工具数据进行设置。5.在工具数据定义窗口的方法一栏中选择六点法——“TCP和Z，X”的方法设定TCP。6.根据手动操纵机器人的需要，选择合适的手动操纵模式。7.按下使能按键，手动操纵机器人使工具上的参考点靠上固定参考点，把此时机器人的位置作为六点法中的第一个点。8.选中点1，单击“修改位置”，将点1位置记录下来。9.操纵机器人使得工具上的参考点以此姿态靠上固定参考点，选中点2，单击“修改位置”，将点2位置记录下来。10.操纵机器人使得工具上的参考点以此姿态靠上固定参考点，选中点3，单击“修改位置”，将点3位置记录下来。11.操纵机器人使得工具上的参考点以此姿态靠上固定参考点，选中点4，单击“修改位置”，将点4位置记录下来12.操纵机器人使得工具上的参考点向所需设定的X轴方向移动一段距离，选中延伸点X，单击“修改位置”，将延伸点X位置记录下来13.操纵机器人使得工具上的参考点回到固定参考点，并保持姿态与图5-25相同，然后向所需设定的Z轴方向移动一段距离，选中延伸点Z，单击“修改位置”，将延伸点Z位置记录下来14.单击“确定”完成设定，系统自动弹出工具数据设定的精度窗口，在该窗口可以观察到工具数据设定后的误差，误差是越小越好了，但也要以实际验证效果为准。15.在工具坐标设定与选择窗口选择tool1，并单击“编辑”菜单中的“更改值”选项，打开工具数据tool1的详细数据窗口，该窗口显示通过上述操作所生产的tool1的全部数据。16.根据实际情况设定工具的重量mass（单位：kg）和重心位置数据三、课堂小结详细地介绍了工具数据TOOLDATA的组成及设定方法，为后续编程打下坚实的基础。四、课后反思与诊改工具数据的使用，不仅能够提高机器人手动操纵的效率，而且也可以使机器人程序设计更加便捷。工具数据