工业机器人现场编程 项目三 设置工业机器人常用坐标系
工业机器人操作基础：用户坐标系
工业机器人操作基础：用户坐标系一、工业机器人用户坐标系的定义：工业机器人用户坐标系定义在对象工件上，由用户自己根据需求习惯来定义，工业机器人用户坐标系的方向根据客户需要任意定义。
二、按照工业机器人在轴操作键时，控制中心点的动作情况请参照下表：三、选择用工业机器人户坐标系号：在工业机器人系统中，用户可以建立8个用户坐标系（各工业机器人厂家定义有所差异）。
用户坐标系号的选择分为轴操作运动机器人前的用户坐标系号选择和作业中的用户坐标系号选择。
1、工业机器人在轴操作运动前的用户坐标系号选择：工业机器人在轴操作运动时，所使用的工业机器人用户坐标系号在使用“坐标”键选择“用户坐标系”后，会显示在示教器屏幕上，即为当前工业机器人用户坐标系号；当前工业机器人用户坐标系号不同，，按轴运动键后的运动方向会不同；当前工业机器人用户坐标系号不同，运动工业机器人后添加运动指令记录的位置点信息（姿态值）会不同。
使用工业机器人用户坐标系运动机器人前，先要选择当前使用的用户坐标系号。
如果新标定、设定一个用户坐标系，按退出后，当前用户坐标系号立刻更改成标定、设定完成的用户坐标系号；如果要使用已经标定、设定过的用户坐标系，用[坐标]键选择坐标系为用户坐标系，按[SHIFT]+[坐标]键选择坐标系号。
备注：每按一次，用户坐标系号增加1，增加到8 后，返回到1 继续循环。
2、工业机器人在作业中的用户坐标系号选择：工业机器人作业中可以选择用户坐标系号，选择方法为通过指令选择。
SET UF#1 为用户坐标系选择指令，#后面的数值即为工业机器人用户坐标系号。
SET UF#<坐标系文件号>指令可以出现在作业的顶端，也可以出现在作业的中间和末端。
该指令执行后，系统的当前工业机器人用户坐标系号则被改变，工业机器人用户坐标系号的改变不仅对自动执行的作业有影响，示教模式下的轴操作也使用的是新设定的工业机器人用户坐标系。
3、工业机器人用户坐标系号选择的注意事项：如果客户使用1 个工业机器人用户坐标系，工业机器人作业中可以没有SET UF#<坐标系文件号>指令；如果客户使用多个用户坐标系，为了避免工业机器人用户坐标系的混乱，建议每个作业的顶端增加SET UF 指令，使得每个作业的每条指令使用的工业机器人用户坐标系都在作业的执行过程中得到明确，避免因当前用户坐标系文件号不对造成执行作业时的机器人轨迹错误。
工业机器人现场编程-工具坐标系
• 6）在定义界面中，选择适合的校正
方式，此处展示6点法定义，既4点不
同姿态的TCP、1点+X方向、1点+Z 方向。
二、创建工具坐标系的步骤
• 六点法定义工具坐标系
• 7）请参考下面的视频动画进行 操作，以一个固定的点作为参考
焊枪工具 吸盘工具 喷枪工具
一、理解机器人工具坐标系
• 为什么要创建工具坐标系？
• 默认工具tool0的工具中心点（简称TCP）位于机
器人的安装法兰的中心具。
• 建立工具坐标系后，机器人的端点就移动到工具端
点，示教时利用控制点不变的操作方便地调整工具 姿态，并可使插补运算时轨迹更为精确。 • 结论：无论机器人型号不同还是用途不同，只要法 兰前端安装有工具，编程前务必准确地建立工具坐
行设置。
三、总结
• 理解机器人工具坐标系
1.什么是工具坐标系？ 2.为什么要创建工具坐标系？ 3.工具坐标系的设置原理。
• 创建工具坐标系步骤。
1.新建工具坐标数据。 2.工具声明属性参数设置。
3.六点法定义工具坐标系。
4.设置工具的物理属性。
标系。
一、理解机器人工具坐标系
• 工具坐标系的设定原理
• 直接输入法（不推荐使用）：已知且规则的工具，可直接 进行测量输入。 • 工具校验（常用）：以一个精确的固定为参考点，机器人 以几种不同的姿态使工具TCP尽可能接近参考点，机器人 根据不同姿态参数进行计算，生成的数据将保存在
tooldata中。
点，调整机器人的工具TCP以4种
不同的姿态靠近该参考点，靠近 后点击“修改位置”完成该姿态 数据的保存。 • 注意：4种姿态的差别尽可能拉
工业机器人现场编程 项目三 设置工业机器人常用坐标系
图3-1-3 用户坐标系在 不同工作面是的坐标
二 工业机器人直角坐标系
3.工具坐标系 工具坐标系用来定义工具中心点（TCP）的位置。安装在末端法兰盘上的工具 需要在其中心点（TCP）定义一个工具坐标系，通过坐标系的转换，可以操作机器 人在工具坐标系下运动，以方便操作。如果工具磨损或更换，只需重新定义工具 坐标系，而不用更改程序，如图3-1-4所示。 通常我们所说的机器人轨迹及速度，其实就是指TCP点的轨迹和速度。TCP一 般设置在手爪的中心，焊丝端部，点焊静臂前端等。 默认的工具坐标系是将法兰盘中心定义为工具坐标系的原点，法兰盘中心指 向法兰盘定位孔方向定义为X轴正方向，垂直法兰盘向外的方向定义为Z轴正方向。 新的工具坐标系都是相对默认的工具坐标系变化得到的。
图3-2-14 坐标系设置画面
二 应用六点法设置工具坐标系
3．移动光标到所需 设置的工具坐标系，按键 F2 【详细】（DETAIL） 进入详细界面，见图3－ 2-15所示；
图3－2－15 工具坐标详细画面
二 应用六点法设置工具坐标系
图3－2-16 六点法设置画面
4.按 F2【方法】 （METHOD）选择所用的 设置方法 【六点法 （XZ）】（Six point （XZ）），进入图3－2－ 16画面；
W，P，R的值为0： 即三点法只是平移了整个 TOOL坐标系，并不改变 其方向。
二 应用六点法设置工具坐标系
与三点法一样地设定工具中心点，然后设定刀具姿势（W，P，R）。进行示教， 使W,P,R成为空间上的任意1点、平行于刀具X轴方向的1点，XZ平面上的1点。如图3 －2－12所示。
图3－2－12 六点法设置计算W,P,R值三点取法
工业机器人的五个坐标系
工业的五个坐标系1、的五个坐标系简介1.1 世界坐标系1.1.1 世界坐标系的定义1.1.2 世界坐标系的用途1.2 基座坐标系1.2.1 基座坐标系的定义1.2.2 基座坐标系的位置和转动 1.3 动作坐标系1.3.1 动作坐标系的定义1.3.2 动作坐标系的实时控制 1.4 工具坐标系1.4.1 工具坐标系的定义1.4.2 工具坐标系的设置和校准 1.5 关节坐标系1.5.1 关节坐标系的定义1.5.2 关节坐标系的运动控制2、世界坐标系2.1 定义2.1.1 世界坐标系是一个绝对坐标系，用来描述相对于整个工作空间的位置和姿态。
2.1.2 通常选择工作空间中的一个固定点作为世界坐标系原点，并确定一个基准方向作为坐标系的方向。
2.2 用途2.2.1 世界坐标系用于确定在工作空间中的位置和姿态，以及与其他物体的相对位置关系。
3、基座坐标系3.1 定义3.1.1 基座坐标系是基座的参考坐标系，用来描述基座的位置和转动。
3.1.2 基座坐标系通常与世界坐标系相重叠，并通过一个坐标变换矩阵来描述相对关系。
3.2 位置和转动3.2.1 基座坐标系的位置由基座的中心点确定，通常使用三个坐标表示位置。
3.2.2 基座坐标系的转动由基座上的旋转关节控制，通常用欧拉角或四元数表示。
4、动作坐标系4.1 定义4.1.1 动作坐标系是末端执行器的参考坐标系，用来描述末端执行器的位置和姿态。
4.1.2 动作坐标系可以通过运动学模型和传感器数据获得。
4.2 实时控制4.2.1 动作坐标系可以根据任务要求进行调整，以实现精确的位置和姿态控制。
4.2.2 通常使用逆运动学算法来计算关节的运动轨迹。
5、工具坐标系5.1 定义5.1.1 工具坐标系是末端工具的参考坐标系，用来描述工具的位置和姿态。
5.1.2 工具坐标系可以通过工具的几何特性和附加传感器数据获得。
5.2 设置和校准5.2.1 工具坐标系的设置通常通过用户输入的参数进行，如工具的几何形状和相对位置。
解密：工业机器人四大坐标系，小白可以进来学习
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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。
工业机器人4大坐标系详解你确定不看看
⼯业机器⼈4⼤坐标系详解你确定不看看
机器⼈的坐标系，你知道多少 ？真的会使⽤坐标系吗？下⾯我来带你来剖析机器⼈的坐标系吧！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。
例如：机器⼈加⼯⼯件1，轨迹编程已经编好，另外有⼯件2，轨迹不需要重复编程只要把⼯件坐标系1改为⼯件坐标系2即可。
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工业机器人操作与编程 项目三 工业机器人装配操作与编程
知识链接
工业机器人标准I/O板
1.标准I/O板DSQC651 X3端子接口包括8个数字输入，地址分配如表3-4所示：
知识链接
工业机器人标准I/O板
1.标准I/O板DSQC651 X5端子是DeviceNet总线接口，端子使用定义如表3-5所示
知识链接
1.标准I/O板DSQC651
工业机器人标准I/O板
任务一
1．知识点：
（1）观看课程网站教学视频 ； （2）查看教学案例、PPT等 辅导材料； （3）小组讨论完成课程设置 的任务； （4）完成练习、作业和测验等 。
学习方法
2．技能点：
（1）观看课程网站实操视频 ； （2）查看操作指南、PPT、交 互式动画等辅导材料； （3）小组讨论完成课程设置的 任务； （4）完成练习、作业和测验等 。
01 02 03 04
0102Βιβλιοθήκη Capability objectives 03
04
项目三
学习目标
素质目标
01
体会国家 富强的自豪感 ，激发学生弘 扬爱国主义精 神；
素质目标
02
明确学习 、就业目标， 具有坚持不懈 、持之以恒的 信念；
素质目标
03
深刻体会 科技兴国、实 业兴邦的道理 ，学好专业技 能，为国效力 ；
工业机器人操作 与编程
Industrial robot operation and programming
02
项目三 工业机器人装配操作与编程
任务一 工业机器人装配任务分析 任务二 工业机器人装配路径规划 任务三 工业机器人装配编程调试 任务四 工业机器人装配系统维护
项目三
项目导入
装配作业常用于柔性自动 化装配生产线中，在各种电器 的制造行业有着非常广泛的应 用，装配机器人具有精度高、 柔顺性好、工作范围小、能与 其他系统配套使用等特点。
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?坐标系就是为确认机器人的边线和姿态而在机器人或空间上展开定义的边线指标系统。
坐标系分成关节坐标系和直角坐标系则。
1. 关节坐标系关节坐标系就是预设在机器人关节中的坐标系。
关节坐标系中机器人的边线和姿态，以各关节底座两端的关节坐标系为基准而确认。
j1:0°j2:0°j3:0°j4:0°j5:0°j6:0°右图1中的关节坐标系的关节值：2. 直角坐标系直角坐标系则中的机器人的边线和姿态，通过从空间上的直角坐标系则原点至工具两端的直角坐标系则原点（工具中心点）的坐标值x、y、z和空间上的直角坐标系则的相对x轴、y轴、z轴周围的工具两端的直角坐标系则的回去转角w、p、r不予定义。
右图2为（w、p、r）的含义。
3. 世界坐标系世界坐标系则就是被紧固在空间上的标准直角坐标系则，其被紧固在由机器人事先确认的边线。
用户坐标系就是基于该坐标系而预设的。
它用作边线数据的示教和继续执行。
有关各机器人（r系列/m系列/arcmate/lrmate）的世界坐标系则原点边线的大致标准为：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顶上缠加装机器人、m-710ic：j1轴处在0位时，返回j4轴最近的j1轴上的点。
4. 工具坐标系这就是用以定义工具中心点（tcp）的边线和工具姿态的坐标系。
工具坐标系必须事先展开预设。
在没定义的时候，将由预设工具坐标系去替代该坐标系。
5. 用户坐标系这就是用户对每个作业空间展开定义的直角坐标系则。
它用作边线寄存器的示教和继续执行、边线补偿指令的继续执行等。
在没定义的时候，将由世界坐标系则去替代该坐标系。
工业机器人现场编程工具坐标系
工业机器人现场编程工具坐标系在工业自动化领域，机器人编程已经成为一项至关重要的任务。
而工具坐标系作为机器人编程的核心概念之一，对于机器人的精确运动控制具有决定性的影响。
本文将探讨工业机器人现场编程工具坐标系的相关问题。
一、工具坐标系的定义与重要性工具坐标系是机器人编程中用来描述工具位置和姿态的参考框架。
它规定了工具中心点（TCP）在机器人坐标系中的位置，以及工具的姿态（方向）。
工具坐标系是实现机器人精确运动的关键因素，它可以帮助我们确定工具在空间中的位置和姿态，从而确保机器人准确无误地执行预设的轨迹。
二、现场编程工具坐标系的方法在现场编程中，设置工具坐标系的方法主要有以下几种：1、手动设定工具坐标系：通过手动操作机器人，使其工具中心点与已知的固定点对齐，从而设置工具坐标系。
此方法适用于简单、重复性高的任务，但精度相对较低。
2、传感器辅助设定工具坐标系：利用外部传感器（如激光传感器、视觉传感器等）来识别物体特征，根据特征信息确定工具中心点位置和姿态，从而设置工具坐标系。
这种方法精度较高，但需要额外的传感器设备和处理传感器数据的计算能力。
3、算法自动学习工具坐标系：通过给机器人预设轨迹，利用运动学和机器学习算法自动学习工具中心点位置和姿态，从而设置工具坐标系。
此方法适用于未知环境下的自适应控制，但需要具备一定的算法知识和计算资源。
三、现场编程工具坐标系的实践案例以某汽车制造厂为例，该厂采用ABB工业机器人进行自动化生产线改造。
在生产线中，机器人需要完成物料抓取、装配、焊接等任务。
为了确保机器人的精确运动控制，工程师采用了传感器辅助设定工具坐标系的方法。
他们使用激光传感器来识别物料特征，并根据特征信息确定工具中心点的位置和姿态。
通过这种方法，他们成功地提高了机器人的工作效率和准确性。
四、总结在工业机器人现场编程中，工具坐标系是实现精确运动控制的关键因素。
了解并掌握工具坐标系的设置方法对于提高生产效率和质量具有重要意义。
工业机器人现场编程(FANUC) 机器人中的坐标系
机器人中的坐标系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的位置指标系统。
在《在工业机器人坐标系和运动命名原则》（GB/T 6977－2005）中，对工业机器人人的坐标系进行了定义。
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。
关节坐标系是设定在机器人的关节中的坐标系。
关节坐标系中的机器人的位置和姿势，以各关节的底座侧的关节坐标系为基准而确定。
图3-1中的关节坐标系的关节值，处在所有轴都为00的状态。
图3-1 机器人各轴关节都在00的状态笛卡尔坐标系笛卡尔坐标系中的机器人的位置和姿势，通过从空间上的笛卡尔坐标系原点到刀具侧的笛卡尔坐标系原点(刀尖点)的坐标值x、y、z、和空间上的笛卡尔坐标系的相对X轴、Y轴、Z轴周围的刀具侧的笛卡尔坐标系的旋转角w, p, r子以定义。
图3-2示出(w，p，r〕的含义。
图3-2 工具坐标系旋转示意图要在用户设定的环境下操作机器人，使用与机器人对应的笛卡尔坐标系，有五类坐标系1 被固定在刀具上的坐标系机械接口坐标系：在机器人的机械接口(机械手腕法兰盘面)中定义的标准笛卡尔坐标系中，坐标系被固定在机器人所事先确定的位置。
工具坐标系基于该坐标系而设定。
工具坐标系：这是用来定义刀尖点TCP(TOOL CENTER POINT)的位置和刀具姿势的直角坐标系。
TCP就是指工具中心点。
刀具坐标系必须事先进行设定。
未定义时，将由机械接口坐标系替代刀具坐标系。
2 被固定在空间的坐标世界坐标系：世界坐标系，是被固定在空间上的标准笛卡尔坐标系，其被固定在由机器人事先确定的位置，原点一般在正面J1轴和J2轴的切点上，X轴指向前方如图3-3所示。
用户坐标系、JOG（点动）坐标系基于该坐标系而设定。
它用于位置数据的示教和执行。
图3-3 机器人中的坐标用户坐标系：用户坐标系，是用户对每个作业空间进行定义的笛卡尔坐标系,是程序中记录所有位置信息的参考坐标系，用户可定义该坐标系。
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。
工业机器人常用坐标系介绍
工业机器人常用坐标系介绍一、什么是工业机器人坐标系？坐标系：为确定机器人的位置和姿态而在机器人或空间上进行的位置指标系统。
坐标系包含：基坐标系（Base Coordinate System）、大地坐标系（World Coordinate System）、工具坐标系（Tool Coordinate System）、工件坐标系（Work Object Coordinate System）。
二、工具坐标系机器人工具座标系是由工具中心点 TCP 与座标方位组成。
机器人联动运行时，TCP 是必需的。
1、 Reorient 重定位运动（姿态运动）机器人 TCP 位置不变，机器人工具沿座标轴转动，改变姿态。
2、Linear 线性运动机器人工具姿态不变，机器人 TCP 沿座标轴线性移动。
机器人程序支持多个 TCP，可以根据当前工作状态进行变换。
机器人工具被更换，重新定义TCP 后，可以不更改程序，直接运行。
3、定义工具坐标系的方法：①N（N＞＝4）点法／TCP法－机器人 TCP 通过N种不同姿态同某定点相碰，得出多组解，通过计算得出当前TCP 与机器人手腕中心点（ tool0 ）相应位置，座标系方向与 tool0 一致。
②TCP＆Z法－在N点法基础上，Z点与定点连线为座标系Z 方向。
③TCP＆X，Z法－在N点法基础上，X点与定点连线为座标系X 方向，Z点与定点连线为座标系 Z 方向。
三、工件坐标系机器人工件座标系是由工件原点与座标方位组成。
机器人程序支持多个 Wobj，可以根据当前工作状态进行变换。
外部夹具被更换，重新定义Wobj 后，可以不更改程序，直接运行。
通过重新定义 Wobj，可以简便的完成一个程序适合多台机器人。
1、定义工件坐标系的方法：三点法－点 X1 与点 X2 连线组成 X 轴，通过点 Y1 向 X 轴作的垂直线，为 Y 轴。
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
工业机器人的参考坐标系
光机电应用技术国家教学资源库
工业机器人的参考坐标系
（3)工具参考坐标系 工具参考坐标系描述机器人手相对于固连在手上的坐标系的运动 。固连在手上的x'、y'和 z’轴定义了手相对于本地坐标系的运动。
光机电应用技术国家教学资源库
课程小结
➢ 本小节主要讲述了工业机器人的参考坐标系。
光机电应用技术国家教学资源库
光机电应用技术国家教学资源库
工业机器人的参考坐标系
课程：激光安全与防护 主讲教师：祁春野
光机电应用技术国家教学资源库
教学目标
了解工业机器人的参考坐标系。
光机电应用技术国家教学资源库
工业机器人的参考坐标系
（1)全局参考坐标系 全局参考坐标系是一种通用坐标系，由 x、y 和 z 轴所定义。在 此情况下，通过机器人各关节的同时运动来产生沿三个主轴方向的运 动。在这种坐标系中，无论手臂在哪里，轴的正向运动总是在 x 轴的 正方向。这一坐标系通常用来定义机器人相对于其他物体的运动、与 机器人通信的其他部件以及运动路径。
作业布置
作业Leabharlann 1. 工业机器人的全局参考坐标系的特点？ 2. 工业机器人的关节参考坐标系的特点？
光机电应用技术国家教学资源库
工业机器人的参考坐标系
（2)关节参考坐标系 关节参考坐标系用来描述机器人每一个独立关节的运动。假设希 望将机器人的手运动到一个特定的位置，可以每次只运动一个关节， 从而把手引导到期望的位置上。在这种情况下，每一个关节单独控制 ，从而每次只有一个关节运动。由于所用关节的类型（移动、旋转型 ）不同，因此机器人手的动作也各不相同。
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一 应用三点法设置工具坐标系
图3-2-2 工具坐标系画面
具体操作步骤如下: 1.依次按键操作： 【MENU】（菜单）－ 【设定】（SETUP），光 标右移选择【坐标系】 (Frames),进入坐标系设置 画面，如图3-2-2所示。
一 应用三点法设置工具坐标系
默认的用户坐标系User1与WOLD坐 标系重合。新的用户坐标系都是基于默认 的用户坐标系变化得到。
图3-1-3 用户坐标系在 不同工作面是的坐标
二 工业机器人直角坐标系
3.工具坐标系 工具坐标系用来定义工具中心点（TCP）的位置。安装在末端法兰盘上的工具 需要在其中心点（TCP）定义一个工具坐标系，通过坐标系的转换，可以操作机器 人在工具坐标系下运动，以方便操作。如果工具磨损或更换，只需重新定义工具 坐标系，而不用更改程序，如图3-1-4所示。 通常我们所说的机器人轨迹及速度，其实就是指TCP点的轨迹和速度。TCP一 般设置在手爪的中心，焊丝端部，点焊静臂前端等。 默认的工具坐标系是将法兰盘中心定义为工具坐标系的原点，法兰盘中心指 向法兰盘定位孔方向定义为X轴正方向，垂直法兰盘向外的方向定义为Z轴正方向。 新的工具坐标系都是相对默认的工具坐标系变化得到的。
关节坐标系中工业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。如图3－1-1所示，机器人的姿态可用关节坐标系表示：J1：0˚，J2：0˚， J3：0˚，J4：0˚，J5：0˚，J6：0˚。我们会规定机器人在关节坐标系下的零点位置， 如零点位置丢失则需进行零点校正。在零点校正时，机器人只能在关节坐标系下， 单关节运动。
2．按 F3【坐标】 （OTHER）选择【工具坐 标系】（Tool Frame）进 入工具坐标系的设置画面， 见图3-2-3所示。
图3-2-3 坐标系设置画面
一 应用三点法设置工具坐标系
3．移动光标到所需 设置的工具坐标系，按键 F2 【详细】（DETAIL） 进入详细界面，见图3－ 2-4所示。
工业机器人中直角坐标系常用有世界坐标系（World Coordinate System）、工 具坐标系（Tool Coordinate System）和用户坐标系（User Coordinate System）。
图3－1－2
世界坐标系正方向
1. 世界坐标系 世界坐标系又称为大地坐标系。它是大地 作为参考平面。在实际通常与机器人的基坐标 系重合，以底盘为参考面平面，当机器人回归 零点，观察者面向机器人站在其正前方，垂直 向上的方向为Z轴正方向；水平向右的方向为Y 轴正方向；从机器人指向观察者的方向为X轴 正方向。如图3－1－2所示。
学习目标 1 能叙述机器人的常用坐标系的名称、特点及应用场合； 2 会工具坐标系三点法、六点法的设置和直接输入法的设置； 3 会工具坐标系的激活及检验方法； 4 会坐标系三点法、四点法的设置； 5 会用户坐标系直接输入法的设置； 6 会用户坐标系的激活及检验。
为了说明与控制机器人在空间的运动情况，比如：位置、运动的方向 及速度等，必须为其选定一个参照系，也就是坐标系统，机器人在坐标系 中的位置数据，称为坐标。同一个位置，在不同的坐标系中，其坐标值是 不同的。
图3-1-1 机器人的关节坐标系
二 工业机器人直角坐标系
工业机器人中的直角坐标系也叫笛卡尔坐标系，直角坐标系中各轴正方向的关系 可用右手判定。工业机器人的位置和姿态，通过将新直角坐标系原点相对默认直角坐 标系原点的偏移值设为坐标值X、Y、Z，将新直角坐标系的相对原坐标系X轴、Y轴、Z 轴的旋转角度设为回转角W、P、R。
图3-2-4 坐标系设置详细界面
一 应用三点法设置工具坐标系
图3-2-5 三点法设置画面
4.按 F2 【方法】 （METHOD），见图3-24所示，移动光标,选择所 用的设置方法 【三点法】 （Three point），按 【ENTER】（回车） 确认， 进入3-2-5三点法设置画 面；
一 应用三点法设置工具坐标系
图设定。如果未定义工具坐标系，将使 用默认工具坐标系。FANUC机器人用户最多可以设置10个工具坐标系，它 被存储于系统变量$MNUTOOLNUM中。一般一个工具对应一个工具坐标 系。设置方法有：三点法；六点法；直接输入法。
一 应用三点法设置工具坐标系
所谓三点法设置，就通过给定TCP三个位置信息，机器人通过系统的变换和计 算，形成新的TCP点和默认工具坐标系的固定关系。主要用于工具坐标系的平移。
设定工具中心点，即工具坐标系的X、Y、Z。需进行示教，如图3－2－1所示， 使参考点1、2、3以不同的姿势指向1点，由此，机器人自动计算TCP的位置。要使 设定正确，必须尽量使三个趋近方向各不相同。三点法示教中，只可设定工具中心 点（X，Y，Z）；工具姿势（W，P，R）仍为标准值（0,0,0）。即三点法只是平稳 了整个TOOL坐标系，并不改变其方向。如要改变姿态，可在设定完后，以6点法或 直接示教法来定义刀具姿态。
目前，FUANC工业机器人可使用关节坐标系、手动坐标系、世界坐 标系、工具坐标系和用户坐标系。其中手动坐标系、世界坐标系、工具坐 标系和用户坐标系均属直角坐标系。
一 工业机器人关键坐标系
关节坐标系是设定在工业机器人关节中的坐标系，用来描述机器人每个独立关 节的运动，对于六轴串联型机械臂，关节类型均为转动关节。在关节坐标系下，机 器人各关节均可实现单独正向或反向运动。对大范围运动，且不要求TCP姿态的， 可选择关节坐标系。
二 工业机器人直角坐标系
2.用户坐标系 机器人可以和不同的工作台或夹具配合工作，在每个工作台上建立一个用户 坐标系。机器人大部分采用示教编程的方式，步骤繁琐，对于相同工件，若放置 在不同工作台进行操作，不必重新编程，只需相应地变换到当前用户坐标系下。 对于工作台平面与世界坐标平面不平行的，设置用户坐标系平面平行与工作台平 面将大大方便编程，如图3-1-3所示。