机器人学-机器人坐标系及其标定原理
2.3.1 工业机器人的坐标系
O
Y
X
二、基坐标系：
基坐标系是机器人其它坐标系的参照基础，是 机器人示教与编程时经常使用的坐标系之一，它的 原点位置没有硬性的规定，一般定义在机器人安装 面与第一转动轴的交点处。
右手定则： X轴：机器人机械零点
时，由基座指向机械手抓 TCP的水平方向。
Z轴：机器人机械零点 时，由基座指向机械手抓 TCP的垂直方向。
需要注意的是，以上讲解是一般机器人坐 标的定义，但不同品牌的不同的机器人型号， 可能采用不同的坐标定义，在使用机器人前， 一定要熟悉机器人坐标的正方向。
我们看一下ABB机器人的坐标截图：
很显然，在ABB机器人中没有关节坐标，却 多出一个大地坐标，这又是为什么呢？
那是因为我们使用的是外国的机器人，机 器人的定义在世界都没有完全的分界线，何况 一个坐标，肯定也会出现命名的不同，而且翻 译也不见得准确。
我们看一下英文版的：
我们看英文单词，可能还会翻译成世界坐 标。同样，还有把基坐标称为机械坐标的。
我们简单的看看这几个坐标： Nhomakorabea节坐标 基坐标 工具坐标 工件坐标 大地坐标 机械坐标 世界坐标
捏柿子
1、判断图中各轴的正 方向：
J1: J2: J3: J4: J5: J6:
捏柿子
2、说出下列坐标的名称
2、横向关节：ABB的， 末端执行器落下即为关节坐 标正方向。
四、工件坐标系：
工件坐标系是用户 自定义的坐标系，用户 坐标系也可以定义为工 件坐标系，可根据需要 定义多个工件坐标系， 当配备多个工作台时， 选择工件坐标系操作更 为简单。
五、工具坐标系：
工具坐标系是原点安装 在机器人末端的工具中心点 （TCP：Tool Center Point） 处的坐标系，原点及方向都 是随着末端位置与角度不断 变化的，该坐标系实际是将 基坐标系通过旋转及位移变 化而来的。工具坐标系也是 用户自定义的坐标系。
工业机器人 坐标系和运动命名原则
一、工业机器人简介工业机器人是一种多功能的自动化设备，它可以根据预先设定的程序完成各种生产任务，如组装产品、搬运材料等。
工业机器人通常由机械臂、控制器、传感器等部件组成，能够在工业生产中发挥重要作用。
二、工业机器人的坐标系1. 机器人的坐标系是指用来描述机器人工作空间和姿态的一种坐标系统。
常见的工业机器人坐标系包括笛卡尔坐标系、关节坐标系等。
2. 笛卡尔坐标系是以机器人基座为原点建立的，通常采用三维直角坐标系描述机器人末端执行器的位置和姿态，对于需要精确控制位置和方向的任务非常适用。
3. 关节坐标系是以机器人的关节为原点建立的坐标系，通过描述每个关节的角度来确定机器人末端执行器的位置和姿态，适用于需要精确控制关节角度的任务。
三、工业机器人的运动命名原则1. 工业机器人的运动命名原则是指描述机器人运动状态和轨迹的命名规范。
根据国际标准和通用约定，常见的工业机器人运动命名原则包括PPT、PPP、PTP等。
2. PPT是指“点到点”运动，即机器人从一个位置移动到另一个位置，并在目标位置停止。
PPT运动适用于需要精确定位的任务，如焊接、喷涂等。
3. PPP是指“点到点到点”运动，即机器人从一个位置开始，经过一个中间点，最终到达目标位置。
PPP运动适用于需要避障或柔性轨迹控制的任务，如装配、搬运等。
4. PTP是指“点到点”运动，即机器人根据指定的关节角度从一个姿态移动到另一个姿态，并在目标姿态停止。
PTP运动适用于需要精确控制关节角度的任务，如加工、抓取等。
四、结论工业机器人的坐标系和运动命名原则是工业机器人控制和编程中的重要概念，对于工业机器人的精确控制和应用具有重要意义。
正确理解和掌握工业机器人的坐标系和运动命名原则，能够有效提高工业机器人的工作效率和生产质量，推动工业自动化的发展。
五、工业机器人的坐标系和运动命名原则在工业生产中的应用工业机器人的坐标系和运动命名原则在工业生产中起着至关重要的作用。
解密：工业机器人四大坐标系，小白可以进来学习
解密：工业机器人四大坐标系，小白可以进来学习
机器人坐标系的种类
定义：机器人分为机器人本体轴和外部轴。
外部轴又分为滑台和上位机等。
如无特别说明，机器人轴即指机器人本体的运动轴。
对机器人进行轴操作时，可以使用以下几种坐标系（各牌子机器人叫法不一致）：
一、关节坐标系
机器人各轴进行单独动作，称关节坐标系。
二．直角坐标系
直角坐标系的原点定义在机器人轴轴线上，是与2轴所在水平面的交点。
直角坐标系的方向规定：X轴方向向前，Z轴方向向上，Y轴根据右手定则确定。
不管机器人处于什么位置，均可沿设定的X 轴、Y 轴、Z 轴平行移动。
三．工具坐标系
工具坐标系把机器人腕部法兰盘所持工具的有效方向作为Z 轴，并把坐标定义在工具的尖端点。
四.用户坐标系
在机器人动作允许范围内的任意位置，设定任意角度的X、Y、Z 轴，用户坐标系一般定义在工件,方向由用户自己定义.
以下是用户坐标的使用范例。
第三章-机器人坐标系统
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第三章 机器人坐标系统
假设 l 为H坐标系中某轴的单位向量，即它在B坐标系的方
向可以 l 与B系三轴夹角的余弦值为分量加以表达，见下图。
故有
k
l cosl i cosl j cos l k
根据前面的推导可得
R n o a
cosn coso cosa
cosn
c os o
nz oz
i j
a
ax
ay
a
z
k
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第三章 机器人坐标系统
令矩阵
nx ny nz
RT ox
oy
o
z
ax a y az
当用列向量表示单位矢量时，有
R称为正交坐标变换矩阵。
nx
n
n
y
nz
ox
o
o y
oz
ax
a
a
y
az
当用矩阵表示两个矢量的点乘时，有
R n o a sin z cos z 0
0
0 1
上面的分析说明了R矩阵可以用来表示绕坐标轴的转动， 这表征了R矩阵的另一种几何意义。
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第三章 机器人坐标系统
(2) 两个坐标系的投影之间的关系
设B系与H系的z轴相重合，B系绕z轴转动角 z 就得H系，
如下图所示。
y
yH
P
z
a b
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第三章 机器人坐标系统
有加法和乘法--》整合
BP
B RH
HP
a b
BP
1
B
0
机器人九点标定原理及公式_理论说明以及概述
机器人九点标定原理及公式理论说明以及概述1. 引言1.1 概述在现代工业生产中，机器人已经成为一个不可或缺的重要角色。
机器人的精准定位和运动能力对于各种任务的执行至关重要。
然而，由于机械结构的制造误差和其他因素的影响，机器人往往存在着一定的姿态与位置偏差。
为了提高机器人运动控制的精确度和性能，九点标定技术被广泛应用。
1.2 文章结构本文将深入介绍机器人九点标定原理及公式，并详细阐述其应用场景。
首先，在“2. 机器人九点标定原理及公式”部分，将从理论角度解释九点标定的原理和公式，并给出典型示例进行说明。
然后，在“3. 理论说明”部分，将介绍机器人坐标系简介、标定误差与校正方法以及数学模型解析等相关内容，以便读者对整个标定过程有更全面的认识。
接着，在“4. 实验验证与案例分析”部分，我们将设计实验并采集数据来验证标定结果的准确性，并进一步进行校准精度评估与案例分析。
最后，在“5. 结论与展望”部分，我们将对整个文章进行总结，并提出不足之处及改进方向，同时展望机器人九点标定技术在未来的研究前景。
1.3 目的本文的目的是向读者介绍机器人九点标定技术，并深入解析其原理、公式和应用场景。
通过实验验证和案例分析，我们希望能够说明九点标定技术在提高机器人运动控制精确度方面的重要性和有效性。
同时，我们也希望能够为相关领域的研究者提供一些有价值的参考和思路，以推动该领域更深入地发展。
2. 机器人九点标定原理及公式：2.1 九点标定原理：机器人的精确运动控制是基于其坐标系的准确性。
然而，由于加工误差、装配误差以及各种外界因素的影响，机器人的真实坐标系可能存在与理论坐标系之间的偏差。
为了解决这个问题，九点标定方法被广泛应用于机器人领域。
九点标定方法基于以下原理：在已知空间中选择九个具有确定位置关系的靶点，在不同位置和姿态下对这些靶点进行测量，并将测量数据与理论值进行比较。
通过相应计算得到的偏差信息，可以推导出机器人坐标系相对于真实物体坐标系的转换矩阵。
epson机器人工具坐标系标定原理_概述说明
epson机器人工具坐标系标定原理概述说明1. 引言1.1 概述Epson机器人是一种应用于工业生产的先进自动化装置。
其高精度和高速度的操作使其在工业领域中得到广泛应用。
在Epson机器人系统中，工具坐标系标定起着重要的作用。
本文旨在介绍Epson机器人工具坐标系标定原理，包括标定方法、设备和软件要求以及标定算法解析。
通过对相关概念和原理的详细说明，读者可以全面了解Epson机器人工具坐标系标定的过程和应用。
1.2 文章结构本文分为五个部分进行阐述。
首先，在引言部分进行概述，明确文章的目的，并简要介绍了文章内容及结构安排。
其次，在第二部分中我们将对Epson机器人和工具坐标系进行概念解释并介绍工具坐标系标定方法。
第三部分详细讲述了工具坐标系标定的重要性以及它在自动化生产中的应用场景，同时探讨了它对生产效率和质量的影响。
接下来，在第四部分我们将深入探究Epson机器人工具坐标系标定原理，包括步骤概述、所需设备和软件介绍以及具体的标定算法解析。
最后，在第五部分我们对全文内容进行总结并提出自己的观点或结论，并展望未来研究方向和发展趋势。
1.3 目的本文的目的是为读者提供关于Epson机器人工具坐标系标定原理的全面概述说明。
通过研究和分析相关概念和原理，读者可以深入了解工具坐标系标定方法和其在自动化生产中的应用场景。
同时，我们也旨在引起读者对工具坐标系标定重要性及其对生产效率和质量影响的关注。
最后，通过详细说明工具坐标系标定原理，我们希望能够提高读者对Epson机器人技术的认识，并探索未来研究方向和发展趋势。
2. Epson机器人工具坐标系标定原理2.1 Epson机器人概述Epson机器人是一种用于自动化生产的工业机器人系统。
它们具有高精度、高可靠性和灵活性等特点，广泛应用于制造行业。
2.2 工具坐标系概念解释在机器人系统中，工具坐标系是指安装在机器人末端执行装置上的坐标系。
它用于描述工具或末端执行装置相对于机器人基座的位置和姿态。
机器人小知识工业机器人的五个坐标系你都了解吗？
机器人小知识工业机器人的五个坐标系你都了解吗？坐标系是为确定机器人的位置和姿态而在机器人或空间上进行定义的位置指标系统。
坐标系分为关节坐标系和直角坐标系。
1. 关节坐标系关节坐标系是设定在机器人关节中的坐标系。
关节坐标系中机器人的位置和姿态，以各关节底座侧的关节坐标系为基准而确定。
J1:0°J2:0° J3:0° J4:0° J5:0° J6:0°下图1中的关节坐标系的关节值为：2. 直角坐标系直角坐标系中的机器人的位置和姿态，通过从空间上的直角坐标系原点到工具侧的直角坐标系原点（工具中心点）的坐标值x、y、z 和空间上的直角坐标系的相对X轴、Y轴、Z轴周围的工具侧的直角坐标系的回转角w、p、r予以定义。
下图2为（w、p、r）的含义。
3. 世界坐标系世界坐标系是被固定在空间上的标准直角坐标系，其被固定在由机器人事先确定的位置。
用户坐标系是基于该坐标系而设定的。
它用于位置数据的示教和执行。
有关各机器人（R系列/M系列/ARC Mate/LR Mate）的世界坐标系原点位置的大致标准为：①顶吊安装机器人、M-710iC以外：在J1轴上水平移动J2轴而交叉的位置。
②顶吊安装机器人、M-710iC：J1轴处于0位时，离开J4轴最近的J1轴上的点。
4. 工具坐标系这是用来定义工具中心点（TCP）的位置和工具姿态的坐标系。
工具坐标系必须事先进行设定。
在没有定义的时候，将由默认工具坐标系来替代该坐标系。
5. 用户坐标系这是用户对每个作业空间进行定义的直角坐标系。
它用于位置寄存器的示教和执行、位置补偿指令的执行等。
在没有定义的时候，将由世界坐标系来替代该坐标系。
工业机器人操作与编程 坐标系的定义及机器人坐标系的分类
新工具坐标系的位置是预定义工具坐标系tool0的偏移值
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1.2 坐标系的分类
工件坐标系
●工件坐标系对应工件，其定义位置是相对于大地坐 标系（或其他坐标系）的位置。
●机器人可以拥有若干工件坐标系，或者表示不同工 件，或者表示同一工件在不同位置的若干副本。
●操纵杆向前和向后使机器人沿X轴移动。 ●操纵杆向两侧使机器人沿Y轴移动。 ●旋转操纵杆使机器人沿Z轴移动。
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1.2 坐标系的分类
工具坐标系
●工具坐标系将工具中心点设为零点，由此定义工具的位置和 方向。
●工具坐标系缩写为TCPF（Tool Center Point Frame）。
●工具坐标系中心点缩写为TCP（Tool Center Point）。
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总结
通过学习坐标系的定义及机器人坐标系的分 类的相关知识，认识坐标系的定义，了解机器人 常用坐标系的分类以及每种坐标系的适用范围。
9/10
THANKS!
1.2
坐标系的分类
机器人系统中可使用若干坐标系，每一坐标系都适用于特定类型的控制或编程：
分 类
●基坐标系位于机器人基座，最便于机器人从一个位置移动到另一个位置的 坐标系。
●工件坐标系与工件有关，通常是最适于对机器人进行编程的坐标系。
●工具坐标系定义机器人到达预设目标时所使用工具的位置。
●大地坐标系可定义机器人单元，所有其他的坐标系均与大地坐标系直接或 间接相关。 它适用于手动操纵、一般移动以及处理具有若干机器人或外轴 移动机器人的工作站和工作单元。
坐标系的定义及机器人坐标系的分类
1. 机器人坐标系 定义 分类
工业机器人的工具坐标系、工件坐标系、世界坐标系标定
第3章 机器人的坐标系及标定
机器人的坐标系是机器人操作和编程的基础。无论是操作机器人运动，还是对机 器人进行编程，都需要首先选定合适的坐标系。机器人的坐标系分为关节坐标系、机 器人坐标系、工具坐标系、世界坐标系和工件坐标系。通过本章的内容，掌握这几种 坐标系的含义其标定方法。
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坐标系各轴平移或旋转。
六自由度工业机器人实训项目指导书
图 3-1 机器人的坐标系示意图
3.3 实验项目 1—运动学坐标系下的运动
3.3.1 实验目的 掌握机器人在运动学坐标系下运动的操作方法。
3.3.1 实验内容 坐标系设定为机器人 KCS 时，机器人工具末端 TCP 沿 KCS 坐标系的 X、Y、Z 轴
沿 WCS 坐标系 X 轴平移运动
沿 WCS 坐标系 Y 轴平移运动 沿 WCS 坐标系 Z 轴平移运动
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六自由度工业机器人实训项目指导书
绕X 轴
绕WCS 坐标的X 轴旋转运动
绕Y 轴 旋转轴
绕WCS 坐标的Y 轴旋转运动
绕Z 轴
绕WCS 坐标的Z 轴旋转运动
若同时按下两个以上轴操作键时，机器人按合成动作运动。如果同轴反方向两键 同时按下，轴不动作，如[X-]+[X+]。 3.4.3 世界坐标系的标定
参照世界坐标系的标定方法，标定一个世界坐标系，并操作机器人在该坐标系下 运动。
（1）世界坐标系 WCS 标定管理主界面如图 3-2 所示，用户可通过菜单{机器人} 下的子菜单{坐标系管理}来进入该标定管理界面，也可以通过主界面上的{工具}按钮快 捷进入坐标系标定管理界面。
图 3-2 世界坐标系 WCS 管理界面
图 3-12 示教点管理界面（伺服使能）
机器人工件坐标系的标定方法
机器人工件坐标系的标定方法
嘿，朋友们！今天咱就来聊聊机器人工件坐标系的标定方法，这可真是个有意思的事儿呢！
你想啊，机器人就像一个勤劳的小工人，要在它的工作领域里精准干活儿，那得知道自己该在啥位置、朝啥方向使力呀，这就是坐标系的重要性啦！就好比你去一个陌生的地方，总得先搞清楚东南西北吧。
那怎么标定这个坐标系呢？咱先得找几个关键的点，就像给机器人画个地图一样。
这几个点可不能随便找，得找那些有代表性的、容易识别的。
然后呢，通过一些巧妙的测量和计算，让机器人明白这些点在它的世界里的位置。
比如说，我们可以用一些专门的工具，像一把精准的尺子，去量量这些点之间的距离呀、角度啥的。
这就好像你给朋友描述一个地方，会说离这儿多远、在哪个方向一样。
而且啊，这个过程可得细心点儿，不能马虎。
要是标错了，那机器人可就像个迷路的孩子，不知道该干啥啦！这可不是闹着玩的，那生产出来的东西还能合格吗？
还有哦，在标定的时候，要多试几次，确保准确性。
这就跟你做数学题一样，多检查几遍总没错呀！你想想，要是机器人因为坐标系没标定好而出错，那多可惜呀！
标定好了坐标系，机器人就像有了一双明亮的眼睛，能准确地找到自己该去的地方，干起活儿来那叫一个得心应手。
这可都是我们精心给它准备的呀！
所以说呀，机器人工件坐标系的标定方法可太重要啦！咱们可得认真对待，不能有一丝马虎。
让机器人在我们的指挥下，乖乖地干活儿，为我们创造出更多更好的产品。
这难道不是一件很有成就感的事情吗？相信只要我们用心去做，一定能让机器人成为我们的得力小助手！。
全面浅析机器人坐标系用法和算法原理——最详细的解析
全面浅析机器人坐标系用法和算法原理——最详细的解析有个朋友让我讲下坐标系，我说网上资料都开花了，你查一下！朋友说，网上的资料要么是最简单的应用，只知其表，不知其实；要么就是上来就矩阵算法，看不明白！我下面就以我的理解角度粗略分析下机器人的坐标系及原理算法！这篇文章告诉大家的是原理，没有计算公式的部分！大家理解了原理对真正了解机器人坐标系还是很有好处的！机器人坐标系基坐标系机器人都有一个不会变的坐标系，叫基坐标系或世界坐标系（每家叫法不同，原理一样）。
基坐标系是怎么来的呢？拿6轴机器人举例：第一轴的旋转轴一般都会定义机器人第一轴的旋转轴为基坐标系Z轴，旋转中心即是坐标系原点，X和Y的方向是的电机零点确定，所以只要你不更换电机的零点和机械结构，单个机器人里这个基坐标系是永远不会变的！机器人外部轴有一种情况会重新设定新（基）坐标系，新坐标系为世界坐标系（每家不同的叫法，你可以认为就是一个基坐标系），那就是机器人加外部行走轴，或外部旋转轴，用行走轴举例，这种情况会把基坐标设在行走轴的零点位置，如果有多个行走轴，那就把基坐标设定到最底层那根轴的零点处,所以机器人配置外部轴的原理就是测量一些机械参数，把机器人1轴上的基坐标系变换到外部行走轴上，这种变换也叫D-H变换，下面讲工具坐标系时候详细说明。
用户坐标系上面内容确定了一个（基）坐标系，就可以通过齐次变换推算出工具坐标系和用户坐标系了！用户坐标系先说用户坐标系，用户坐标系的本质是把（基）坐标系旋转偏移到工件上，是为了方便编程，让机器人的移动方向和工件表面的方向一致！例如，有个倾斜45度的工件表面，如果你用基坐标系，机器人就是沿着基座系方向行走，横平竖直的，很难沿着45度的表面行走，对编程来说难操作。
所以就通过齐次变换偏移旋转（基）坐标系，得到新的用户坐标系!其次变换旋转算法齐次变换平移加旋转算法齐次变换后得到新的用户坐标系工具坐标系工具坐标系又叫TCP，机器人的精度和这个关系很大。
机器人学 坐标系的表示
1. 基坐标系
基坐标系是以机器人安装基座为基准、用来描述机器人本体运动的直角坐标系。
任何机器人都离不开基坐标系，也是机器人TCP在三维空间运动空间所必须的基本坐标系（面对机器人前后：X轴，左右：Y轴，上下：Z轴）。
坐标系遵守右手准则：
2. 大地坐标系
大地坐标系：大地坐标系是以大地作为参考的直角坐标系。
在多个机器人联动的和带有外轴的机器人会用到，90%的大地坐标系与基坐标系是重合的。
但是在以下两种情况大地坐标系与基坐标系不重合：
（1）机器人倒装。
倒装机器人的基坐标与大地坐标Z轴的方向是相反，机器人可以倒过来，但是大地却不可以倒过来。
（2）带外部轴的机器人。
大地坐标系固定好位置，而基坐标系却可以随着机器人整体的移动而移动。
3. 工具坐标系
工具坐标系：是以工具中心点作为零点，机器人的轨迹参照工具中心点，不再是机器人手腕中心点Tool0了，而是新的工具中心点。
例如：焊接的时候，我们所使用的工具是焊枪，所以可把工具坐标移植为焊枪的顶点。
而用吸盘吸工件时使用的是吸盘，所以我们可以把工具坐标移植为吸盘的表面
4. 工件坐标系
工件坐标系：工件坐标系是以工件为基准的直角坐标系，可用来描述TCP运动的坐标系。
充分利用工件坐标系能让我们编程达到事半功倍的效果。
简述机器人轴坐标系正负方向判定方法
简述机器人轴坐标系正负方向判定方法一、机器人轴坐标系的定义机器人轴坐标系是指机器人手臂运动时所采用的坐标系，它是由机器人制造商根据机器人结构和使用需求确定的。
通常情况下，机器人轴坐标系会采用右手定则来确定各个坐标轴的正方向。
二、机器人轴坐标系正负方向判定方法1. 末端执行器方向法末端执行器方向法是通过观察机械臂末端执行器（如夹爪或工具）在各个方向上的运动来判断各个坐标轴的正负方向。
具体方法如下：（1）将夹爪或工具固定在机械臂末端，并使其张开。
（2）控制机械臂运动，使夹爪或工具在X、Y、Z三个方向上分别移动一段距离。
（3）观察夹爪或工具在各个方向上的运动情况，确定各个坐标轴的正负方向。
例如，在X轴正方向上移动时，如果夹爪或工具也随之向X轴正方向移动，则说明X轴正方向与夹爪或工具移动方向相同；如果夹爪或工具向X轴负方向移动，则说明X轴正方向与夹爪或工具移动方向相反。
2. 右手定则法右手定则法是一种常用的机器人轴坐标系正负方向判定方法，它通过右手定则来确定各个坐标轴的正负方向。
具体方法如下：（1）将右手握成拳头，伸出大拇指、食指和中指。
（2）将大拇指指向机械臂的Z轴正方向，食指指向机械臂的X轴正方向，中指垂直于食指和大拇指所在平面。
（3）当机械臂末端执行器朝着大拇指所在的方向运动时，Y轴的正方向应该与中指所在的方向相同；当机械臂末端执行器朝着食指所在的方向运动时，Y轴的正方向应该与中指所在的方向相反。
3. 三点法三点法是一种通过观察机械臂末端执行器在三个不同位置上的运动来判断各个坐标轴正负方向的方法。
具体方法如下：（1）将夹爪或工具固定在机械臂末端，并使其张开。
（2）控制机械臂运动，使夹爪或工具在三个不同位置上分别移动一段距离。
（3）观察夹爪或工具在三个位置上的运动情况，确定各个坐标轴的正负方向。
例如，在第一个位置上，如果夹爪或工具向X轴正方向移动，则说明X轴正方向与第一个位置到第二个位置的连线方向相同；如果夹爪或工具向X轴负方向移动，则说明X轴正方向与第一个位置到第二个位置的连线方向相反。
机器人坐标变换原理
机器人坐标变换原理机器人坐标变换是机器人控制中的一个重要概念，它涉及到机器人在不同坐标系下的定位和运动控制。
机器人通常使用多个坐标系来描述其运动和操作，如世界坐标系、基座坐标系、工具坐标系等。
机器人坐标变换的原理基于坐标系之间的关系和变换矩阵的计算。
下面从多个角度来解释机器人坐标变换的原理。
1. 机器人坐标系，机器人通常由多个关节组成，每个关节都有自己的坐标系。
机器人的末端执行器也有自己的坐标系。
这些坐标系之间通过关节运动相互连接，形成了机器人的整体坐标系。
2. 坐标系关系，机器人的坐标系之间存在着一定的关系，如基座坐标系与世界坐标系之间的关系、工具坐标系与末端执行器坐标系之间的关系等。
这些关系可以通过变换矩阵来描述。
3. 变换矩阵，变换矩阵是用于描述坐标系之间关系的数学工具。
对于二维情况，变换矩阵是一个2x2的矩阵，对于三维情况，变换矩阵是一个4x4的矩阵。
变换矩阵包含了平移、旋转和缩放等变换信息。
4. 坐标变换过程，机器人坐标变换的过程可以分为两个步骤，前向变换和逆向变换。
前向变换是从基座坐标系到末端执行器坐标系的变换，逆向变换是从末端执行器坐标系到基座坐标系的变换。
5. 坐标变换公式，机器人坐标变换的公式可以通过矩阵乘法来表示。
对于前向变换，可以使用连续的变换矩阵相乘的方式计算末端执行器坐标系相对于基座坐标系的变换。
对于逆向变换，可以使用逆矩阵的方式计算基座坐标系相对于末端执行器坐标系的变换。
总结起来，机器人坐标变换的原理是基于坐标系之间的关系和变换矩阵的计算。
通过变换矩阵的乘法和逆矩阵的运算，可以实现机器人在不同坐标系下的定位和运动控制。
这种坐标变换的原理在机器人控制中起着重要的作用，能够帮助机器人实现复杂的任务和精确的定位。
abb 标定工具坐标系的原理
abb 标定工具坐标系的原理
ABB机器人标定工具坐标系的原理主要包括以下步骤：
1. 在机器人工作空间内找一个精确尖锐的固定点作为参考点。
2. 确定工具上的参考点。
3. 手动操纵机器人，至少用4种不同的工具姿态，使机器人工具上的参考点尽可能与固定点刚好接触。
4. 通过4个位置点的位置数据，机器人可以自动计算出TCP的位置，并将TCP的位姿数据保存在tooldata程序数据中被程序调用。
一般来说，ABB机器人设定工具坐标系的方法有三种：“TCP（默认方向）”、“TCP和Z”、“TCP和X，Z”。
设定完成后，可以通过定义点1、点2、点3、点4的方法来查看平均误差数据，误差结果越小越好，建议不大于3mm。
以上信息仅供参考，如需了解更多信息，建议查阅ABB机器人使用说明书或咨询专业技术人员。
简述机器人轴坐标系正负方向判定方法
机器人轴坐标系正负方向判定方法简介在机器人系统中，轴坐标系是一种常用的坐标系统，用于描述机器人的运动。
轴坐标系一般由三个轴线构成，分别为X轴、Y轴和Z轴。
机器人轴坐标系的正负方向判定方法主要是确定每个轴线上的正方向和负方向，以便准确描述机器人的运动方向和位置。
X轴的正负方向判定方法X轴是机器人坐标系中的一个轴线，它通常垂直于地面，并且与机器人手臂的运动方向相一致。
对于大部分机器人系统而言，X轴的正方向通常沿着机器人手臂的外伸方向，而负方向沿机器人手臂的内收方向。
例如，对于一个工业机器人系统，通常将机器人的基座固定在地面上，手臂伸出的方向称为X轴的正方向，手臂收回的方向称为X轴的负方向。
Y轴的正负方向判定方法Y轴是机器人坐标系中的另一个轴线，它通常与X轴垂直，并且垂直于地面。
Y轴的正方向通常与机器人手臂伸出的方向垂直，并且在手臂伸出方向的左侧，负方向则在手臂伸出方向的右侧。
对于一个工业机器人系统，当手臂伸出时，Y轴的正方向通常指向机器人的左侧，负方向则指向机器人的右侧。
Z轴的正负方向判定方法Z轴是机器人坐标系中的第三个轴线，它通常与X轴和Y轴所在的平面垂直，垂直于地面。
Z轴的正方向通常沿着机器人手臂的竖直向上方向，负方向则沿着机器人手臂的竖直向下方向。
以一个工业机器人系统为例，当机器人手臂伸直时，Z轴的正方向指向机器人手臂的顶部，负方向则指向机器人手臂的底部。
坐标系变换时的正负方向判定方法在机器人系统中，有时需要进行坐标系的变换，将一个坐标点从一个坐标系中的位置转换到另一个坐标系中。
在这种情况下，需要根据两个坐标系之间的关系来确定坐标轴的正负方向。
通常情况下，坐标系变换遵循右手法则。
右手法则规定，将右手的大拇指指向正方向，其余四指弯曲，则四指指向的方向即为负方向。
例如，如果需要将一个点从机器人坐标系变换到世界坐标系，可以使用以下步骤确定正负方向：1.用右手的大拇指指向机器人坐标系的X轴正方向，并将四指弯曲，四指指向的方向即为世界坐标系的X轴正方向。
机器人坐标系
03
机器人轴运动方式有转动和摆动两种方式。以标准机器 人为例，A1、A4、A6为转动轴，A2、A3、A5为摆动
轴，每个轴的运动方向有正向和反向，以轴的转动角度
来识别轴的位置。
机器人坐标系
机器人笛卡尔坐标系
✓ ROBROOT① ✓ WORLD② ✓ FLANGE③ ✓TO O L ④ ✓BASE ⑤
机器人坐标系
坐标系概述
✓ 过定点O，作三条互相垂直的数轴，它们都 以O为原点且一般具有相同的长度单位，这 三条轴分别叫做x轴(横轴）、y轴(纵轴)、z 轴(竖轴)，这三个轴统称坐标轴。
✓ 通常把x轴和y轴配置在水平面上，而z轴则 是铅垂线，三条坐标轴就组成了一个空间直 角坐标系，点O叫做坐标原点，这样就构成 了一个笛卡尔坐标。
机器人坐标系
机器人坐标系
机器人坐标系有两种： ✓ 轴坐标系（A1、A2、A3、A4、A5、A6） ✓ 笛卡尔坐标系（X、Y、Z、A、B、C）。
机器人坐标系
机器人轴坐标系
01
KUKA机器人的轴数有4至6轴，例如搬运机器人在 KR40 PA 为4轴，标准垂直 折臂机器人为6轴，轻
型机器人为7轴。
02 A1-A3轴构成主轴，A4-A6轴构成了腕部。
机器人坐标系
机器人笛卡尔坐标系
✓ ROBOOT（根坐标系） 固定于机器人足部 机器人原点 世界坐系参考点
机器人坐标系
机器人笛卡尔坐标系
✓W O R L D （ 世界坐标系）★★★★★ 世界坐标又名全局坐标系 供货状态与ROBOOT坐标系一致 可以从足部“向外移动”（自由） 说明世界坐标系在ROBOOT中位置
角度A、B、C
机器人坐标系
在世界坐标系中手动移动原理 ✓ 6D鼠标移动
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为了将机器人的运动空间与用户定义的坐标系对应起来，使得机器人能够正确地执行用户的操作。
该过程分为以下几个步骤：
1.给机器人设置一个参考点，通常是机器人的基座。
2.在机器人末端装上一个可移动的坐标系，通常是指夹具等物品。
3.使用机械手或其他工具，使得机器人末端坐标系的原点与参考点重合，即机器人的基座。
4.在机器人运动的一系列姿态中，通过测量末端坐标系相对于参考点的位置，以及末端坐标系在不同姿态下的偏差，来确定末端坐标系相对于基座坐标系的转换矩阵。
5.将转换矩阵输入到机器人的控制系统中，使其能够正确理解用户定义的坐标系，并执行相应的操作。
通过以上步骤，机器人用户坐标系标定可以使机器人的运动空间与用户期望的空间对应起来，从而实现更精准、可靠的操作。
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坐标系管理界面的底部并排放置四个功能图标。 {复制数据}用于复制所选中的坐标系的 (X、Y、Z、A、B、C) 数据，数据复制成功 后，用户可以在坐标系手动修改界面进行数据粘贴操作。 {设为当前}用于修改机器人系统的当前坐标系。用户长按{设为当前}图标 1 秒钟， 可以将当前正在操作的 坐标系统设置为机器人使用的坐标系统。 {修改}用于用户手动修改坐标系数据。坐标系手动修改操作界面如图 3-3 所示：
（3）选择“三点法模式 1”，以世界坐标系 WCS 的 7 号坐标系为例，世界坐标系 的标定步骤如下：
第一步，从坐标系选项卡选择 WCS 坐标系，并选中 7 号坐标系。然后点击{设置} 按钮，进入坐标系标定设置界面。
图 3-6 坐标系选项卡
第二步：确保{三点法模式 1}处于被选中的状态，而且原点偏置功能未使用；使用 XY 平面法。点击{下一步}，进入位置点记录界面。
（4）关闭机器人，参照 2.3.4。
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轴名称 X轴
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表 3-1 机器人坐标系 KCS 的轴
操作键
动作
沿 KCS 坐标系 X 轴平移运动
移动轴 Y 轴 Z轴
沿 KCS 坐标系 Y 轴平移运动 沿 KCS 坐标系 Z 轴平移运动
绕X 轴
绕KCS 坐标的X 轴旋转运动
旋转轴 绕Y 轴
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图 3-4 三点法模式及 XY/YZ/ZX 平面选择
使用{三点法模式 1}，用户示教三个点为：原点 P1，X 轴（Y 轴或 Z 轴）正轴方向 上的一点 P2，XY 平面（YZ 平面或 ZX 平面）上的一点 P3。用这种方法示教的坐标系的 原点位于 P1 点，X 轴（Y 轴或 Z 轴）的正方向从 P1 点指向 P2 点，P3 点位于 Y 轴（Z 轴或 X 轴）正方向一侧。
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3-13 所示。
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图 3-13置点时，用户点击{复制数据}，可以将选中的位置 点坐标复制一个备份；当用户点击{粘贴数据}时，可以将{复制数据}中复制的位置点数 据粘贴到指定的位置点。
至此，完成了世界坐标系 WCS 的第 7 号坐标系的全部设置工作，此时即可实现机 器人在 WCS7 坐标系下的运动。
用户在记录位置点数据时，需保证处于伺服电源接通的状态，并按下相应记录按 钮持续 2 秒钟以上，直到该记录按钮旁的指示灯变为绿色。如果 P 位置点已记录，在下 伺服的状态按下相应的按钮{记录 P}，当按下的时间达到 2 秒钟后，则 P 点记录的数据 将会清除，P 按钮旁的指示灯也变成灰色，P 点的数据需要重新记录（此处 P 表示 P1、 P2、P3 或O0 的任意一点）。
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图 3-7 标定方法选择界面
第三步：将工具尖端移动到要设定的坐标系原点，并保持伺服电源接通状态，点 击{记录 P1}点按钮并保持不变，直到 P1 点旁的记录完成指示灯变为绿色，记录该点 为 P1位置点；
图 3-8 记录 P1 点
第四步：将工具尖端移动到要设定的坐标系上的 X 轴正方向上，并保持伺服电源 接 通状态，点击{记录 P2}按钮并保持不变，直到 P2 点旁的记录完成指示灯变为绿色， 记录该点为 P2 位置点；
平移和绕 KCS 坐标系的 X、Y、Z 轴的旋转运动。按【轴操作键】按钮时，各轴的动 作参照表 3-1。
使用示教器操作机器人在运动学坐标系下运动的步骤如下： （1）启动机器人，参照 2.3.2； （2）【模式旋钮】选择“TEACH”；【坐标系】选择机器人坐标系；【手动速度键】 选择“25%”；【伺服准备】按下； （3）轻轻握住【安全开关】，按下【轴操作键】，观察机器人末端的运动；
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坐标系各轴平移或旋转。
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图 3-1 机器人的坐标系示意图
3.3 实验项目 1—运动学坐标系下的运动
3.3.1 实验目的 掌握机器人在运动学坐标系下运动的操作方法。
3.3.1 实验内容 坐标系设定为机器人 KCS 时，机器人工具末端 TCP 沿 KCS 坐标系的 X、Y、Z 轴
3.4.2 轴动作 在示教模式下，坐标系设定为世界坐标系 WCS 时，机器人工具末端 TCP 沿 WCS
坐标系的 X、Y、Z 轴平移运动和绕 WCS 坐标系的 X、Y、Z 轴的旋转运动。按住【轴 操作键】时，各轴的动作参照表 3-2。
表 3-2 世界坐标系 WCS 的轴动作
轴名称
轴操作键
动作
移动轴
X轴 Y轴 Z轴
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第3章 机器人的坐标系及标定
机器人的坐标系是机器人操作和编程的基础。无论是操作机器人运动，还是对机 器人进行编程，都需要首先选定合适的坐标系。机器人的坐标系分为关节坐标系、机 器人坐标系、工具坐标系、世界坐标系和工件坐标系。通过本章的内容，掌握这几种 坐标系的含义其标定方法。
用户可以通过坐标管理界面的坐标系选项卡来选择需要处理 TCS、WCS、PCS1、 PCS2 坐标系类型。每种坐标类型都包含 32 个坐标系。如 WCS0，WCS1，……，WCS31。 通过坐标系索引号进行选择，默认索引号为 0，索引号 1-31 的坐标系允许用户更改。 选定的坐标系索引号显示在坐标系选项卡右端。
使用{三点法模式 2}，用户示教三个点为：X 轴（Y 轴或 Z 轴）上的一点 P1 和另一 点 P2，在 Y 轴（Z 轴或 X 轴）上示教第三个点 P3。过 P3 点做 P1-P2 连线的垂线，垂 足位置处即为坐标系的原点。用这种方法示教的坐标系的 X 轴（Y 轴或 Z 轴）正方向从 P1 点指向 P2 点，P3 点位于 Y 轴（Z 轴或 X 轴）的正半轴上。
3.1 实验设备
六自由度机器人
3.2 机器人的坐标系
对机器人进行轴操作时，可以使用以下几种坐标系： （1）关节坐标系—ACS（Axis Coordinate System） 关节坐标系是以各轴机械零点为原点所建立的纯旋转的坐标系。机器人的各个关 节可以独立的旋转，也可以一起联动。 （2）机器人（运动学）坐标系—KCS（Kinematic Coordinate System） 机器人（运动学）坐标系是用来对机器人进行正逆运动学建模的坐标系，它是机 器人的基础笛卡尔坐标系，也可以称为机器人基础坐标系或运动学坐标系，机器人工 具末端（TCP）在该坐标系下可以进行沿坐标系X轴、Y轴、Z轴的移动运动，以及绕 坐标系轴X轴、Y轴、Z轴的旋转运动。 （3）工具坐标系—TCS（Tool Coordinate System） 将机器人腕部法兰盘所持工具的有效方向作为工具坐标系Z轴，并把工具坐标系的 原点定义在工具的尖端点（或中心点）TCP（TOOL CENTER POINT）。 但当机器人末端未安装工具时，工具坐标系建立在机器人的法兰盘端面中心点上， Z轴方向垂直于法兰盘端面指向法兰面的前方。 当机器人运动时，随着工具尖端点（TCP）的运动，工具坐标系也随之运动。用户 可以选择在工具坐标系下进行示教运动。TCS坐标系下的示教运动包括沿工具坐标系的 X轴、Y轴、Z轴的移动运动，以及绕工具坐标系轴X轴、Y轴、Z轴的旋转运动。 （4）世界坐标系—WCS（World Coordinate System） 世界坐标系是空间笛卡尔坐标系。运动学坐标系和工件坐标系的建立都是参照世 界坐标系建立的。在没有示教配置的情况下，默认的世界坐标系和机器人运动学坐标 系重合。在世界坐标系下，机器人工具末端可以沿坐标系X轴、Y轴、Z轴进行移动运 动，以及绕坐标系轴X轴、Y轴、Z轴旋转运动。 （5）工件坐标系—PCS（Piece Coordinate System） 工件坐标系是建立在世界坐标系下的一个笛卡尔坐标系。机器人沿所指定的工件
参照世界坐标系的标定方法，标定一个世界坐标系，并操作机器人在该坐标系下 运动。
（1）世界坐标系 WCS 标定管理主界面如图 3-2 所示，用户可通过菜单{机器人} 下的子菜单{坐标系管理}来进入该标定管理界面，也可以通过主界面上的{工具}按钮快 捷进入坐标系标定管理界面。
图 3-2 世界坐标系 WCS 管理界面
用户通过按下界面上的{XY}、{YZ}、{ZX}按钮可以选择示教的坐标系平面。在完 成示教方法选择后，用户点击{下一步}按钮，进入坐标点记录界面，如图 3-5 所示：
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图 3-5 坐标系示教记录
根据用户选择的示教方法的不同，在这个界面上可能会出现一个记录按钮、三个 记录按钮或者四个记录按钮。系统要求所有的记录按钮旁边的指示灯变为绿色，才可以 进行坐标系计算操作。否则，{计算}按钮不会出现。
图 3-12 示教点管理界面（伺服使能）
在这个界面上，用户可以查看记录的位置点数据，并可以使机器人运动到指定的记录 点。例如运动到{P1 位置点}，首先使机器人处于伺服使能的状态，然后，{运动到点} 出现，手动点击该按钮，机器人按直线运动的模式朝着指定的位置点运动。
当机器人系统处于未伺服使能的状态时，示教点管理界面底部的按钮变为如图图
图 3-10 记录 P3 点
第六步：点击{计算}按钮，完成坐标系数据计算。
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图 3-11 标定完成
第七步：点击{完成}按钮，保存记录的示教位置点坐标及计算的坐标系数据，返回 到坐标系管理主界面。
在位置点记录界面上，用户点击{示教点}按钮，进入示教点管理界面，如图 3-12 所 示。
此外，用户还可以再增加记录一个坐标原点偏置位置点 O0 点。这个位置点是可选 项，当用户使用该功能的时候，可以将用户采用上述两种方法示教的坐标系偏移到示教记 录的 O0 位置点处。或者，用户也可以选择只记录一个坐标原点偏置位置点 O0 点。这 样可以将要设置的坐标系原点偏移到示教记录的 O0 位置点处，而坐标系的姿态保持不 变。