《工业机器人编程与操作》课件-项目四任务4.5-任务4.6工具坐标系的定义方法

工具坐标系的定义方法及工具数据的建立和编辑主讲教师：户振峰学习目标素养目标：1.培养学生形成严谨认真、精益求精的工匠精神。3.培养学生爱岗敬业的劳动品质。知识目标：1.了解工业机器人工具坐标系。；2.了解工业机器人工具数据。技能目标：1.能够建立工业机器人工具坐标系。2.能够编辑工业机器人工具数据。重点：工业机器人工具坐标系的建立；工业机器人工具数据编辑。难点：工业机器人工具坐标系的建立；工业机器人工具数据编辑。321问题：如何操作工业机器1-3轴4-6轴和切换？工业机器人应用—温故而知新：工业机器人轴切换新课导入：在工业机器人编程使用中，由于工业机器人功能的需要，需要建立工具坐标系和编辑工具数据。

1.工具坐标系定义以工具中心点(TCP)为原点建立的坐标系1.N点法（3≤M≤9）2.TCP和Z法3.TCP和Z，X法一、工具坐标系

2.N点法（3≤M≤9）

N点法是指机器人的TCP通过N种不同的姿态同参考点接触,通过计算得出当前工具TCP与机器人安装法兰中心点相对位置，其坐标系方向与默认工具坐标系（tool0）一致。通常N取4，称为4点法。

3.TCP和Z法

在N点法基础上，增加Z点与参考点的连线为坐标系Z轴的方向，改变了默认工具坐标系的Z方向。

4.TCP和Z，X法

在N点法基础上，增加点与参考点的连线为坐标系X轴的方向，Z点与参考点的连线为坐标系Z轴的方向，改变了默认工具坐标系的X和Z方向。

首先在机器人工作范围内找一个精确的固定点作为参考点在工具上确定一个参考点（最好是工具中心点）

5.TCP和Z，X法设定方法手动操纵机器人，以四种不同的姿态将工具上的参考点尽可能与固定点刚好重合接触。机器人前3个点的姿态相差尽量大些，这样有利于TCP精度的提高。第4点是用工具的参考点垂直于固定点，第5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6点是工具参考点从固定点向将要设定为TCP的Z方向移动

5.TCP和Z，X法设定方法

tooldata数据名称参数单位工具中心的笛卡尔坐标tframe.trans.xmmtframe.trans.ytframe.trans.z工具的框架定向（必要情况下需要）tframe.rot.q1无tframe.rot.q2tframe.rot.q3tframe.rot.q4工具质量tload.massKg工具重心坐标（必要情况下需要）tload.cog.xmmtload.cog.ytload.cog.z力矩轴的方向（必要情况下需要）tload.aom.q1无tload.aom.q2tload.aom.q3tload.aom.q4工具的转动惯量（必要情况下需要）tload.ixKgm²tload.iytload.iz二、工具数据

tooldata示教器界面

建立工具坐标系并测试准确性

操作手动操纵杆，选择合适的运动方式，完成六点法设定工具坐标系以及准确性的测试。点击示教器左上角的“主菜单”按钮操作手动操纵杆，选择合适的运动方式，完成六点法设定工具坐标系以及准确性的测试点击“手动操纵”选项，即可进入“手动操纵”界面操作手动操纵杆，选择合适的运动方式，完成六点法设定工具坐标系以及准确性的测试在“手动操纵”界面中点击“工具坐标”选项，即可进入“手动操纵-工具”界面操作手动操纵杆，选择合适的运动方式，完成六点法设定工具坐标系以及准确性的测试点击“新建...”按钮，即可进入“新数据声明”界面，新建工具坐标系操作手动操纵杆，选择合适的运动方式，完成六点法设定工具坐标系以及准确性的测试在“新数据声明”界面中，如需更改名称，点击后面的“...”按钮，系统会弹出键盘，用户可自行定义名称，然后根据需求对工具数据属性进行设定（一般为默认，无须更改），最后点击右下角的“确定”按钮即可建立工具坐标系操作手动操纵杆，选择合适的运动方式，完成六点法设定工具坐标系以及准确性的测试

新建工具坐标系，还可以点击“主菜单”按钮。在主界面点击“程序数据”选项，即可进入“程序数据-已用数据类型”界面操作手动操纵杆，选择合适的运动方式，完成六点法设定工具坐标系以及准确性的测试选择“tooldata”，点击“显示数据”按钮，系统进入“数据类型：tooldata”界面操作手动操纵杆，选择合适的运动方式，完成六点法设定工具坐标系以及准确性的测试点击“新建...”按钮，系统弹出“新数据声明”界面，如需更改名称，点击后面的“…”按钮，系统会弹出键盘，可自行定义名称，然后对工具数据属性进行设定，最后点击“确定”按钮建立工具坐标系操作手动操纵杆，选择合适的运动方式，完成六点法设定工具坐标系以及准确性的测试选中新建的“tool1”点击“编辑”菜单，然后点击“定义...”命令，进入下一步操作手动操纵杆，选择合适的运动方式，完成六点法设定工具坐标系以及准确性的测试在定义方法中选择“TCP和Z，X”6点法来设定TCP，其中“TCP（默认方向）”即为4点法设定为TCP，“TCP和Z”即为5点法设定TCP操作手动操纵杆，选择合适的运动方式，完成六点法设定工具坐标系以及准确性的测试按下示教器使能器，操控机器人以任意姿态使工具参考点（即笔尖）靠近并接触放置于3D轨迹板上的TCP参考点（即尖锥尖端），然后把当前位置作为第一点操作手动操纵杆，选择合适的运动方式，完成六点法设定工具坐标系以及准确性的测试在示教器操作界面，选中“点1”，然后点击“修改位置”按钮保存当前位置操作手动操纵杆，选择合适的运动方式，完成六点法设定工具坐标系以及准确性的测试操控机器人变换另一种姿态使工具参考点（即笔尖）靠近并接触放置于3D轨迹板上的TCP参考点（即尖锥尖端），把当前位置作为第2点，注意：机器人姿态变化越大，则越有利于TCP点的标定操作手动操纵杆，选择合适的运动方式，完成六点法设定工具坐标系以及准确性的测试在示教器界面，选中“点2”，然后点击“修改位置”按钮保存当前位置操作手动操纵杆，选择合适的运动方式，完成六点法设定工具坐标系以及准确性的测试操控机器人再变换一种姿态，使工具参考点（即笔尖）靠近并接触上放置于3D轨迹板上的TCP参考点（即尖锥尖端），把当前位置作为第3点（注意：机器人姿态变化越大越有利于TCP点的标定）。点击：“修改位置”按钮，操作手动操纵杆，选择合适的运动方式，完成六点法设定工具坐标系以及准确性的测试操控机器人使工具的参考点接触上并垂直于固定参考点，把当前位置作为第4点操作手动操纵杆，选择合适的运动方式，完成六点法设定工具坐标系以及准确性的测试在示教器操作界面选择“点4”，然后点击“修改位置”按钮保存当前位置。注意：前3个点姿态为任取，第4个点最好为垂直姿态，方便第5点和第6点的获取操作手动操纵杆，选择合适的运动方式，完成六点法设定工具坐标系以及准确性的测试以点4的姿态和位置为起始点，在线性模式下，操控机器人向前移动一定距离，作为X轴的负方向，即TCP到固定参考点参考点二的方向为+X操作手动操纵杆，选择合适的运动方式，完成六点法设定工具坐标系以及准确性的测试选中“延伸器点X”，然后点击“修改位置”按钮保存当前位置（使用4点法、5点法设定TCP时不用设定此点）操作手动操纵杆，选择合适的运动方式，完成六点法设定工具坐标系以及准确性的测试以点4为固定点，在线性模式下，操控机器人向上移动一定距离，作为Z轴负方向，即TCP到固定参考点的方向为+Z操作手动操纵杆，选择合适的运动方式，完成六点法设定工具坐标系以及准确性的测试选中“延伸器点Z”然后点击“修改位置”按钮保存当前位置（使用4点法、5点法设定TCP时不用设定此点）操作手动操纵杆，选择合适的运动方式，完成六点法设定工具坐标系以及准确性的测试点击“确定”按钮完成TCP定义操作手动操纵杆，选择合适的运动方式，完成六点法设定工具坐标系以及准确性的测试

机器人会自动计算TCP的标定误差，当平均误差在0.5mm以内时，才可以点击“确定”按钮进入下一步，否则需要重新标定TCP操作手动操纵杆，选择合适的运动方式，完成六点法设定工具坐标系以及准确性的测试选中“tool1”，接着点击“编辑”菜单，然后点击“更改值...”命令进入下一步操作手动操纵杆，选择合适的运动方式，完成六点法设定工具坐标系以及准确性的测试点击右下角三角形按钮，可进行翻页（单三角翻行，双三角翻页）找到名称“mass”，其含义为对应工具的质量，单位为kg，本任务中将“mass”的值更改为0.5，点击“mass”选项，在弹出的键盘中输入0.5，点击“确定”按钮操作手动操纵杆，选择合适的运动方式，完成六点法设定工具坐标系以及准确性的测试x、y、z数值是工具重心基于tool0的偏移量，单位为mm。在本任务中，将z的值更改为“38”，然后点击“确定”按钮，返回到工具坐标系界面。操作手动操纵杆，选择合适的运动方式，完成六点法设定工具坐标系以及准确性的测试选中标定的工具坐标“tool1”，点击“确定”按钮，返回手动操纵界面，完成工业机器人工具坐标系TCP的设定操作手动操纵杆，选择合适的运动方式，完成六点法设定工具坐标系以及准确性的测试在手动操纵界面，点击“动作模式”选项，进入下一步操作手动操纵杆，选择合适的运动方式，完成六点法设定工具坐标系以及准确性的测试在动作模式中选择“重复定位”，然后点击“确定”按钮操作手动操纵杆，选择合适的运动方式，完成六点法设定工具坐标系以及准确性的测试点击“坐标系”选项，进入坐标系选择窗口，在坐标系选项中点击“工具”，然后点击“确定”按钮操作手动操纵杆，选择合适的运动方式，完成六点法设定工具坐标系以及准确性的测试按下使能器，用手拨