工业机器人典型应用与维护2.1ABB工业机器人工具坐标系

《工业机器人典型应用与维护》2.1ABB机器人工具坐标系目录CONTENTS1预备知识：工具坐标系定义2预备知识：工具坐标系定义3任务实施：工具坐标系设置目

录4任务实施：工具坐标系验证1.工具坐标系定义工具坐标系是将工具中心点设为零位。工具坐标系经常被缩写为TCPF(ToolCenterPointFrame)，而工具坐标系中心缩写为TCP(ToolCenterPoint)。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，而用于装配零件的机器人就会使用手爪的夹具作为工具。1.工具坐标系定义默认工具(tool0)的工具中心点（ToolCenterPonit）位于机器人安装法兰的中心，如图。图中的A点就是原始的TCP点。在机器人执行程序时，机器人将移动TCP移动至编程位置。这意味着，如果要更改工具以及工具坐标系时，机器人的移动也将随之改变。所以机器人都在机器人末端法兰盘处预定一个默认共汇聚坐标系，该坐标系被称为tool0，而建立新的TCP点是根据新的工具计算出新的坐标系与tool0坐标系的偏移值。1.工具坐标系定义机器人末端工具：工具是能够直接或间接安装在机器人法兰盘上，或能够装配在机器人工作范围内固定位置上的物件，如图所示，机器人末端法兰盘B侧为机器人侧，A侧围工具侧，在工具侧可以安装不同的机器人工具例如机器人的焊枪、吸盘等。而安装在机器人的所有工具都会用工具中心点TCP(ToolCenterPoint)来定义。2.工具坐标系作用工具坐标系的作用与特点：作用：（1）确定工具中心点（TCP），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。特点：（1）新的工具坐标系是相对于默认的工具坐标系变化得到的；（2）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。2.工具坐标系作用工具数据tooldata：创建新工具时，将生成tooldata数据类型的变量。该变量的名称将是该工具的名称。创建的工具数据Tooldata用于描述工具（例如，焊枪或夹具）的特征。此类特征包括工具中心点（TCP）的位置和方位以及工具负载的物理特征。例如：创建了机器人某手爪工具数据数据gripper，其内容如下：PERStooldatagripper:=[TRUE,[[97.4,0,223.1],[0.924,0,0.383,0]],[5,[23,0,75],[1,0,0,0],0,0,0]];2.工具坐标系作用TRUE:代表机械臂正夹持着工具。[97.4,0,223.1]:代表TCP所在点沿着工具坐标系X方向偏移97.4mm，沿工具坐标系Z方向偏移223.1mm。[0.924,0,0.383,0]:代表工具的X方向和Z方向相对于腕坐标系Y方向旋转45°。5:代表工具重量为5kg。[23,0,75]:代表重心所在点沿着腕坐标系X方向偏移23mm，沿腕坐标系Z方向偏移75mm。[1,0,0,0]:代表可将负载视为一个点质量，即不带转矩惯量。3.工具坐标系设置工具数据tooldata常用设定方法：工具数据的常用设定方法主要有4点法、5点法、6点法。方法名称参考点数功能4点法4改变tool0的TCP点位置，但不改变tool0的坐标方向5点法5改变tool0的TCP点位置，同时改变tool0的坐标Z方向6点法6改变tool0的TCP点位置，同时改变tool0的坐标X和Z方向（在焊枪的TCP点设最为常用）3.工具坐标系设置工具坐标系设置步骤：（1）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。（2）然后在工具上确定一个参考点（最好是工具的中心点）。（3）通过之前学习到的手动操纵机器人的方法，去移动工具上的参考点以最少四种不同的机器人姿态尽可能与固定点刚好碰上。若使用4点法，机器人就可以通过这四个位置点的位置数据计算求得TCP的数据，然后将TCP的数据就保存在tooldata这个程序数据中被程序进行调用。（4）若使用的是六点法则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。3.工具坐标系设置-六点法设定工具数据任务实施：1.点击左上角菜单按钮；2.选择“手动操纵”选项。3.工具坐标系设置-六点法设定工具数据任务实施：3.选择“工具坐标”4.需要在工具坐标界面对当前工具新建一个工具数据，点击“新建”3.工具坐标系设置-六点法设定工具数据任务实施：5.在名称处为当前焊枪工具修改工具名称、范围等属性；6.完成属性设置后点击“确定”；7.此时将根据刚才设置的工具属性生成一个新的工具数据，选中该数据“toolArcTorch”点击“编辑”菜单“定义”选项进行TCP数据设定3.工具坐标系设置-六点法设定工具数据任务实施：8.点击“方法”中下拉选项卡，选择“TCP和Z，X”，“点数”选择“4”，4代表用4个点确定TCP的位置，Z，X轴的方向需要另外用2个点确定，总共6个点。9.通过示教器“运动模式”按钮切换合适的手动操作模式；10.按下使能按键，通过摇杆控制机器人工具末端点碰到参考固定点，作为第一个点。3.工具坐标系设置-六点法设定工具数据任务实施：11.选中“点1”点击“修改位置”，记录第1个点的位置。12.调整机器人姿态，使J4、J5、J6关节尽量转动较大的角度，让机器人工具再次触碰固定参考点3.工具坐标系设置-六点法设定工具数据任务实施：13.选中“点2”点击“修改位置”，记录第2个点的位置。14.调整机器人姿态，使J4、J5、J6关节尽量转动较大的角度，让机器人工具以另外一个姿态再次触碰固定参考点3.工具坐标系设置-六点法设定工具数据任务实施：15.选中“点3”点击“修改位置”，记录第3个点的位置。。16.调整机器人工具姿态，让工具的轴线垂直于新的工具坐标系平面3.工具坐标系设置-六点法设定工具数据任务实施：17.选中“点4”点击“修改位置”，记录第4个点的位置，此点作为建立工具坐标系方向原点参考。18.将机器人工具以点4同样的姿态移动至新的工具坐标系X轴方向点3.工具坐标系设置-六点法设定工具数据任务实施：19.选中延伸点X，点击“修改位置”，将延伸点X位置记录下来；20.将机器人移动至点4位置并保持同样的姿态21.将机器人工具以点4同样的姿态移动至新的工具坐标系Z轴方向点3.工具坐标系设置-六点法设定工具数据任务实施：22.选中延伸点Z，点击“修改位置”，将延伸点X位置记录下来23.点击“确定”，完成新的工具坐标系TCP点偏移距离及工具坐标轴方向的设定。3.工具坐标系设置-六点法设定工具数据任务实施：对新设定的工具做报表系误差确认，以误差结果越小则设定精度越高，但也要以实际验证效果为准。3.工具坐标系设置-修改重量与重心数据任务实施：通过六点法完成新的工具坐标系TCP点设定后，需要对新的工具的重量与重心数据进行设置，否则系统将提示”tload.mass”含无效数据，导致无法使用。3.工具坐标系设置-修改重量与重心数据任务实施：1.完成TCP点位置及坐标轴方向设定后需要对工具数据的重量与重心数据设定，选中之前新建的“toolArcTorch”，然后打开编辑菜单选择“更改值”；2.当前页面数据内容是之前通过6点法定义TCP生成的数据，点击箭头向下翻页。3.工具坐标系设置-修改重量与重心数据任务实施：3.找到“mass”重量以及“cog”中心位置数据，根据数据工具的重量（单位：KG）和重心位置数据（此重心是基于tool0的偏移值，单位：mm）输入对应数值，然后点击“确定”。4.选中“toolArcTorch”，点击“确定”将机器人工具坐标系切换为当前设定的工具。4.工具坐标验证

完成工具数据的设置后，机器人的TCP点由原来tool0的法兰盘位置偏移至新的工具末端位置，此时若选用新的工具坐标系后并设置为重定位模式，让机器人分别绕X、Y、Z轴旋转运动，若6点法设置TCP点准确，则可以看到新的TCP点将在空间中某个固定点始终保持接触并不发生位置，但机器人的姿态