4.2工业机器人三个关键程序数据-工具坐标系ppt课件
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4.2工业机器人三个关键程序数据-工具坐标系
4.2建立ABB工业机器人三个关键程序数据
在进行正式的编程之前，必需构建必要的编程环境，其 中有三个必须的关键程序数据（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。
4.2.1工具数据tooldata建立 工具数据tooldata用于描述安装在机器人第六轴上的工具的 TCP、质量、重心等参数数据。 一般不同的机器人应用配置不同的工具，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。
对于搬运工业机器人对于搬运工具，一般有真空吸盘、抓 手等。这些工具一般会直接安装在工业机器人法兰盘上，以真 空吸盘为例，工具tooldata设定，只需要设定工具质量，重心在 默认tool0的Z的正方向偏移值，TCP点设定在吸盘的接触面上 ，从默认tool0上的Z方向偏移值。（工具质量20kg、重心位置 tool0的Z的正方向200mm，TCP点从tool0上的Z正方向350mm）
工业机器人的tooldata可以通过三个各方式建立：分别是4 点法、5点法、6点法建立。4点法，不改变tool0的坐标方向；5 点法，改变tool0的Z方向；6点法，改变tool0的X和Z方向（在 焊接应用最为常用）。在获取前三个点的姿态位置时，其姿态 位置相差越大，最终获取的TCP精度越高。 6点法建立工具系
工业机器人真空吸盘工具
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
设定如下：
默认工具中心点（Tool Center Point）位于工业机器 人法兰盘中心。图示为工业机器人原始的TCP点。
带弧焊枪的工业机器人
工业机器人原始TCP
工业机器人TCP数据的设定原理：
1、首先在工业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、然后在工业机器人已安装的工具上确定一个参考点 （最好是工具的中心点）。 3、用之前介绍的手动操纵工业机器人的方法，去移动工 具上的参考点，以四种以上不同的机器人姿态尽可能与固定点 刚好碰上。为了获得更准确的TCP，在以下例子中使用六点法 进行操作，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。 4、机器人通过这四个位置点的位置数据计算求得TCP的数 据，然后TCP的数据就保存在tooldata这个程序数据中被程序 进行调用。
在进行正式的编程之前，必需构建必要的编程环境，其 中有三个必须的关键程序数据（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。
4.2.1工具数据tooldata建立 工具数据tooldata用于描述安装在机器人第六轴上的工具的 TCP、质量、重心等参数数据。 一般不同的机器人应用配置不同的工具，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。
对于搬运工业机器人对于搬运工具，一般有真空吸盘、抓 手等。这些工具一般会直接安装在工业机器人法兰盘上，以真 空吸盘为例，工具tooldata设定，只需要设定工具质量，重心在 默认tool0的Z的正方向偏移值，TCP点设定在吸盘的接触面上 ，从默认tool0上的Z方向偏移值。（工具质量20kg、重心位置 tool0的Z的正方向200mm，TCP点从tool0上的Z正方向350mm）
工业机器人的tooldata可以通过三个各方式建立：分别是4 点法、5点法、6点法建立。4点法，不改变tool0的坐标方向；5 点法，改变tool0的Z方向；6点法，改变tool0的X和Z方向（在 焊接应用最为常用）。在获取前三个点的姿态位置时，其姿态 位置相差越大，最终获取的TCP精度越高。 6点法建立工具系
工业机器人真空吸盘工具
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
设定如下：
默认工具中心点（Tool Center Point）位于工业机器 人法兰盘中心。图示为工业机器人原始的TCP点。
带弧焊枪的工业机器人
工业机器人原始TCP
工业机器人TCP数据的设定原理：
1、首先在工业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、然后在工业机器人已安装的工具上确定一个参考点 （最好是工具的中心点）。 3、用之前介绍的手动操纵工业机器人的方法，去移动工 具上的参考点，以四种以上不同的机器人姿态尽可能与固定点 刚好碰上。为了获得更准确的TCP，在以下例子中使用六点法 进行操作，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。 4、机器人通过这四个位置点的位置数据计算求得TCP的数 据，然后TCP的数据就保存在tooldata这个程序数据中被程序 进行调用。
工业机器人4.2工业机器人三个关键程序数据-工件坐标系建立
4.2.2工件坐标wobjdata建立 工件坐标wobjdata是工 件相对于大地坐标或其他坐 标的位置。工业机器人可以 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。工业机器人进行编程时 就是在工件坐标中创建目标 和路径。利用工件坐标系进 行编程序，重新定位工作站 中的工件时，只需要更改工 件坐标的位置，所有路径将 即刻随之更新；允许操作以 外轴或传送导轨移动的工件， 因为整个工件可连同其路径 一起移动。
在对象的平面上，只需要定义三个点，就可以建立一个 工件坐标，如图所示。
X1点确定工件坐标的原点；X1、X2点确定工件坐标X正 方向Y1确定工件坐标Y正方向。建立的工件坐标符合图所示 右手定则。
建立工件坐标系步骤如下：
A是机器人的大地 坐标，为了方便编程， 给第一个工件建立了一 个工件坐标B，并在这 个需要相同轨迹，只需建 立工件坐标C，将工件坐标B中的程序复制一份，然后将工件坐标 从B更新为C，无需重复轨迹编程。如果在工件坐标B中对A对象进 行了轨迹编程，当工件坐标的位置变化成工件坐标D后，只需在机 器人系统重新定义工件坐标D，则工业机器人的轨迹就自动更新到 C了，不需要再次轨迹编程。
在对象的平面上，只需要定义三个点，就可以建立一个 工件坐标，如图所示。
X1点确定工件坐标的原点；X1、X2点确定工件坐标X正 方向Y1确定工件坐标Y正方向。建立的工件坐标符合图所示 右手定则。
建立工件坐标系步骤如下：
A是机器人的大地 坐标，为了方便编程， 给第一个工件建立了一 个工件坐标B，并在这 个需要相同轨迹，只需建 立工件坐标C，将工件坐标B中的程序复制一份，然后将工件坐标 从B更新为C，无需重复轨迹编程。如果在工件坐标B中对A对象进 行了轨迹编程，当工件坐标的位置变化成工件坐标D后，只需在机 器人系统重新定义工件坐标D，则工业机器人的轨迹就自动更新到 C了，不需要再次轨迹编程。
工业机器人坐标系 ppt课件
机器人坐标系
2020/12/27
1
坐标系
从一个称为原点的固定点通过轴定义平面或 空间。 机器人目标和位置通过沿坐标系轴的测量来 定位。 机器人使用若干坐标系，每一坐标系都适用 于特定类型的微动控制或编程。
注意： 在每个机械单元中，系统将对线性动作模式默认使用基坐标系。 在每个机械单元中，系统将对重定向动作模式默认使用工具坐标系。 微动控制就是使用FlexPendant 控制杆手动定位或移动机器人或外轴。
2020/12/27
11
工件坐标系
A 大地坐标系 B 工件坐标系1 C 工件坐标系2
2020/12/27
对机器人进行编程时就是在 工件坐标系中创建目标和路 径。这带来很多优点：
• 重新定位工作站中的工件 时，您只需更改工件坐标系 的位置，所有路径将即刻随 之更新.
• 允许操作以外轴或传送导 轨移动的工件，因为整个工 件可连同其路径一起移动.
12
用户坐标系
A 用户坐标系 B 大地坐标系 C 基坐标系 D 移动用户坐标系 E 工件坐标系，与用户坐标系一 同移动
2020/12/27
用户坐标系可用于表 示固定装置、工作台 等设备。这就在相关 坐标系链中提供了一 个额外级别，有助于 处理持有工件或其它 坐标系的处理设备.
13
用户坐标系与工件坐标系
如焊接程序可以定义多个工具对应不同的干伸长度 • 工具被更换之后，重新定义工具即可直接运行程序
2020/12/27
9
工具坐标系
2020/12/27
10
工件标系
• 工件坐标系是由工件原点与坐标轴方位构成 • 使用了工件坐标系的指令中，坐标数据是相对工件坐标系
的位置，一旦工件坐标系移动，相关轨迹点相对大地同步 移动 • 默认工件坐标系wobj0与机器人基座标重合 • 程序中支持多个工件，可根据当前工作状态进行变换 • 通过重新定义工件，可使一个程序适合多台机器人 • 如果系统中含有外部轴或多台机器人，必须定义工件坐标 系 • 如果工作点的位置数据是手动输入的，可以方便的从图纸 上确定数值
2020/12/27
1
坐标系
从一个称为原点的固定点通过轴定义平面或 空间。 机器人目标和位置通过沿坐标系轴的测量来 定位。 机器人使用若干坐标系，每一坐标系都适用 于特定类型的微动控制或编程。
注意： 在每个机械单元中，系统将对线性动作模式默认使用基坐标系。 在每个机械单元中，系统将对重定向动作模式默认使用工具坐标系。 微动控制就是使用FlexPendant 控制杆手动定位或移动机器人或外轴。
2020/12/27
11
工件坐标系
A 大地坐标系 B 工件坐标系1 C 工件坐标系2
2020/12/27
对机器人进行编程时就是在 工件坐标系中创建目标和路 径。这带来很多优点：
• 重新定位工作站中的工件 时，您只需更改工件坐标系 的位置，所有路径将即刻随 之更新.
• 允许操作以外轴或传送导 轨移动的工件，因为整个工 件可连同其路径一起移动.
12
用户坐标系
A 用户坐标系 B 大地坐标系 C 基坐标系 D 移动用户坐标系 E 工件坐标系，与用户坐标系一 同移动
2020/12/27
用户坐标系可用于表 示固定装置、工作台 等设备。这就在相关 坐标系链中提供了一 个额外级别，有助于 处理持有工件或其它 坐标系的处理设备.
13
用户坐标系与工件坐标系
如焊接程序可以定义多个工具对应不同的干伸长度 • 工具被更换之后，重新定义工具即可直接运行程序
2020/12/27
9
工具坐标系
2020/12/27
10
工件标系
• 工件坐标系是由工件原点与坐标轴方位构成 • 使用了工件坐标系的指令中，坐标数据是相对工件坐标系
的位置，一旦工件坐标系移动，相关轨迹点相对大地同步 移动 • 默认工件坐标系wobj0与机器人基座标重合 • 程序中支持多个工件，可根据当前工作状态进行变换 • 通过重新定义工件，可使一个程序适合多台机器人 • 如果系统中含有外部轴或多台机器人，必须定义工件坐标 系 • 如果工作点的位置数据是手动输入的，可以方便的从图纸 上确定数值
电子教案与课件：《工业机器人现场编程》4.2工具坐标系的设定
步骤2也可以是选择“更改声明”进入数据声明，选择“初 始值”，或者是在新建工具数据时，选择“初始值”。
在打开的页面中，设定工具的工具中心点偏移值X1、Y1、 Z1、质量mass和重心位置。
单击“确定”，工具坐标系的建立完成。
预定义法（定义工具框）
预定义法又称示教法，为便于定位这种方法适用于工具末端 为一个点的工具这个点也是工具的TCP点，如焊枪、笔形工 具等。TCP 的设定原理如下：
数值 TRUE
1
0 0 1
对于笔形几何体工具Spintectool的工具数据
采用“六点法”定义，具体的操作步骤如下:
“手动操纵-工具坐标”中新建“tool2”，并选中。 单击“编辑”，在展开的菜单中选择“定义”。
选择“TCP和Z，X”，使用6点法设定TCP。
选择合适的手动操纵模式。 轻按使能器按钮，操纵摇杆使工具参考点靠上固定点，作为第一个点。 单击“修改位置”，将点1位置记录下来。
储器中。
tool0的工具中心点TCP位于机器人安装法兰盘的中心 点，与安装凸缘方向一致，如图所示。
一般，新工具的TCP基于tool0的偏移定义。
什么是工具数据（tooldata）？
一般机器人根据不同的用途会配置不同 的工具，例如弧焊机器人使用弧焊枪作 为工具，而搬运机器人就会使用吸盘或 机械手爪作为工具。
变换工具参考点姿态，再靠上固定点，重复步骤4）。依次修改 点2—点4位置。其中第4点为垂直点，既需要将工具参考点垂直 于固定点。
工具参考点以点4的姿态从固定点向+X方向移动， 单击“修改位置”，将延伸器点X位置记录下来。
工具参考点以点4的姿态从固定点移动到 工具TCP的Z方向。
单击“修改位置”，将延伸器点Z位置记录下来。 单击“确定”完成设定。
工业机器人基础与实用教程(PPT课件)11
步骤1：单击示教器上“ABB菜单”选择“手动操纵”，如图3-37所示。
图3-37
步骤2：进入手动操纵界面，单击选择“工具坐标”。如图3-38所示。
步骤3：进入手动操纵——工具界面，单击选择“新建…”进行新建工具坐标系； 在弹出来的“新数据声明”窗口中，可以对工具数据属性进行设置，如单击“…”会弹出 软键盘，单击可自定义更改工具名称；新建工具命名tool1，然后单击“确定”。如图339所示。
步骤23：在“手动操纵”窗口，单击“动作模式”，在弹出界面中选择“重定位”，单 击“确定”返回“手动操纵”窗口 。如图3-59所示。
图3-58
图3-59
步骤24：在“手动操纵”窗口，单击“坐标系”，在弹出界面中选择“工具”，单击“确定” 返回“手动操纵”窗口 。如图3-60所示。
步骤25：按下使能键，用手拨动机器人手动操作摇杆，检测机器人是否围绕TCP 点运动，如果机器人围绕TCP点运动，则TCP标定成功，如果没有围绕TCP点运动， 则需要进行重新标定。如图3-61所示。
手动操作工业机器人
任务3 建立工具坐标系
【任务描述】 本任务主要介绍如何建立工业机器人工具坐标系，重点讲解工具数据的作用，
读者可以在设置工具坐标系的过程中明白其重要性。 【任务目标】
1、了解工具数据及作用 2、如何设定工具数据 3、掌握工具坐标系设置的步骤
【任务实施】
一、了解工具坐标系建立原理
1、工具坐标系 工具坐标系，即工具中心点缩写为TCP（Tool Center Point）。在执行程序时，
2、工具数据tooldata 工具数据 tooldata用于描述定义安装在机器人第六轴上的工具的TCP（Tool
Center Point工具中心位置）、质量、重心等参数数据。工具数据会影响机器人的控 制算法，例如计算加速度、速度和加速度监控、力矩监控、碰撞监控、能量监控等， 因此机器人的工具坐标系需要正确设置。
图3-37
步骤2：进入手动操纵界面，单击选择“工具坐标”。如图3-38所示。
步骤3：进入手动操纵——工具界面，单击选择“新建…”进行新建工具坐标系； 在弹出来的“新数据声明”窗口中，可以对工具数据属性进行设置，如单击“…”会弹出 软键盘，单击可自定义更改工具名称；新建工具命名tool1，然后单击“确定”。如图339所示。
步骤23：在“手动操纵”窗口，单击“动作模式”，在弹出界面中选择“重定位”，单 击“确定”返回“手动操纵”窗口 。如图3-59所示。
图3-58
图3-59
步骤24：在“手动操纵”窗口，单击“坐标系”，在弹出界面中选择“工具”，单击“确定” 返回“手动操纵”窗口 。如图3-60所示。
步骤25：按下使能键，用手拨动机器人手动操作摇杆，检测机器人是否围绕TCP 点运动，如果机器人围绕TCP点运动，则TCP标定成功，如果没有围绕TCP点运动， 则需要进行重新标定。如图3-61所示。
手动操作工业机器人
任务3 建立工具坐标系
【任务描述】 本任务主要介绍如何建立工业机器人工具坐标系，重点讲解工具数据的作用，
读者可以在设置工具坐标系的过程中明白其重要性。 【任务目标】
1、了解工具数据及作用 2、如何设定工具数据 3、掌握工具坐标系设置的步骤
【任务实施】
一、了解工具坐标系建立原理
1、工具坐标系 工具坐标系，即工具中心点缩写为TCP（Tool Center Point）。在执行程序时，
2、工具数据tooldata 工具数据 tooldata用于描述定义安装在机器人第六轴上的工具的TCP（Tool
Center Point工具中心位置）、质量、重心等参数数据。工具数据会影响机器人的控 制算法，例如计算加速度、速度和加速度监控、力矩监控、碰撞监控、能量监控等， 因此机器人的工具坐标系需要正确设置。
最新工业机器人操作与编程教材PPT课件PPT
为了使机器人能够进行再现，就必须把机器人运动命令编成程序。利用工 业机器人把工件从A点搬到B点，此程序由6个程序点组成，搬运程序如下：
程序 WAIT 1 J P[1] 100% FINE J P[2] 80% FINE DO [1] = ON WAIT 1 J P[3] 80% FINE J P[4] 100% FINE J P[5] 80% FINE DO [2] = ON WAIT 1 J P[6] 100% FINE
任务2 搬运编程与操作 2.1 新建、编辑和加载程序 2.1.1 程序的基本信息 2.1.2 新建程序 2.1.3 打开、加载程序 2.1.4 程序编辑、修改 2.1.5 程序检查 2.1.6 自动运行
任务2 搬运编程与操作 2.1.1 程序的基本信息 1.常见的程序编制方法有两种，示教编程方法和离线编程方法。 （一）示教编程方法：是由操作人员引导，控制机器人运动，记 录机器人作业的程序点，并插入所需的机器人命令来完成程序的 编制； （二）离线示教：是操作者不对实际作业的机器人直接进行示教， 而是在离线编程中进行编程或在模拟环境中进行仿真，生成示教 数据，通过PC间接对机器人进行示教。
任务3 机器人涂胶编程与操作 3.2.3 涂胶运动规划和示教前的准备 2、示教前的准备 I/O配置
本任务中需通过外部I/O信号启动机器人涂胶工作，此外胶枪 的打开与关闭也需通过I/O信号控制。
任务3 机器人涂胶编程与操作 3.2.4 胶枪工具坐标系设定
在进行涂胶编程之前，就需要构建起必要的编程环境，其中 包括工具数据，需要在编程前进行定义。工具坐标系用于描述 安装在机器人第六轴上的工具的TCP、位姿等数数据。一般不 同的机器人应用配置不同的工具，比如说弧焊的机器人使用弧 焊枪作为工具，而用于搬运板材等机器人就会使用吸盘式的夹 具作为工具。
工业机器人应用技术课件ppt(PPT163张)可修改文字
一、机器人控制系统的特点
(3)具有较高的重复定位精度，系统刚性好。除直角坐标机器 人外，机器人关节上的位置检测元件不能安装在末端执行器上，而 应安装在各自的驱动轴上，构成位置半闭环系统。但机器人的重复 定位精度较高，一般为±0.1 mm。此外，由于机器人运行时要求 运动平稳，不受外力干扰，为此系统应具有较好的刚性。
(5-20)
随此着外实 ，际还工要作考情虑的况各作的关不节业同之，间信可惯息以性采力存用、各哥储种氏在不力同等内的的控耦存制合中方作式用，。和重在力执负载行的影任响务，因时此，，系依统中靠还经工常业采用机一些器控人制策的略，动如重力补偿、
前馈、解耦或自适应控制等。
与在自由空间运作动再的控现制相功比能，机，器人可在重受限复空间进运行动的该控制作主业要是。增加此了外对其，作用从端操与外作界接的触角作用度力（来包看括力，矩）要的控制要求，
图5-1 机器人控制系统的分类
二、机器人控制系统的组成
图5-2 机器人控制系统组成框图
二、机器人控制系统的组成
(1)控制计算机。控制计算机是控制系统的调度指挥机 构，一般为微型机，微处理器分为32位、64位等，如奔腾 系列CPU等。
(2)示教编程器。示教机器人的工作轨迹、参数设定和 所有人机交互操作拥有自己独立的CPU及存储单元，与主 计算机之间以串行通信方式实现信息交互。
因而受限运动的控制一般称为力控制。
四现、场机 总器线人应智用能于求力生控控产制现制方场法，系在统微机具化测有量良控制好设备的之人间实机现双界向面多结，点数尽字量通信降，从低而对形成操了新作型者的网的络集要成求式全。分布因控制系统—— 现位场置总 控线制控部制分系的此统输，出(fieΔl多dqb1u和数s速co度情nt控ro况制l s部y要s分tem的求，输F控出CΔS制q)。2相器加，的其设和作计为机人器员人的不关节仅控要制增完量Δ成q，底用于层控伺制机服器人控的制运动器。
工业机器人技术基础课件(最全)ppt课件
右图就处于a）的奇异状态，直角下示教会报警。
变频器 | PLC | HMI | 伺服驱动器 | 电机 | 大传动 | 新能源
直角坐标系
Never Stop Improving
— 6—
1 机器人工坐业标系机器人坐标系
机器人系统 关节坐标系
两者关系？？？
变频器 | PLC | HMI | 伺服驱动器 | 电机 | 大传动 | 新能源
— 2—
变频器 | PLC | HMI | 伺服驱动器 | 电机 | 大传动 | 新能源
1 机器人坐标系
变频器 | PLC | HMI | 伺服驱动器 | 电机 | 大传动 | 新能源
在分析机器人时会牵涉诸多坐标系，一些是操作者不须关心的，另外一些却是和工艺相 关的。常见的坐标系有： 关节坐标系 基座坐标系 工具坐标系 用户坐标系
Never Stop Improving
px a
p
py
b
1pz
c w
— 12 —
2 机器人位姿变换
坐标轴方向的描述：
变频器 | PLC | HMI | 伺服驱动器 | 电机 | 大传动 | 新能源
i、j、k分别是直角坐标系中x、y、Z坐标轴的单位向量。若用齐次坐标来描述x、y、z轴的方向， 则
基坐标系
Never Stop Improving
— 7—
1 机器人工坐业标系机器人坐标系
变频器 | PLC | HMI | 伺服驱动器 | 电机 | 大传动 | 新能源
用户坐标系（工件坐标系）:
用于描述各个物体或工位的方位的需要。用户常常在自
z
己关心的平面建立自己的坐标系，以方便示教。
变频器 | PLC | HMI | 伺服驱动器 | 电机 | 大传动 | 新能源
直角坐标系
Never Stop Improving
— 6—
1 机器人工坐业标系机器人坐标系
机器人系统 关节坐标系
两者关系？？？
变频器 | PLC | HMI | 伺服驱动器 | 电机 | 大传动 | 新能源
— 2—
变频器 | PLC | HMI | 伺服驱动器 | 电机 | 大传动 | 新能源
1 机器人坐标系
变频器 | PLC | HMI | 伺服驱动器 | 电机 | 大传动 | 新能源
在分析机器人时会牵涉诸多坐标系，一些是操作者不须关心的，另外一些却是和工艺相 关的。常见的坐标系有： 关节坐标系 基座坐标系 工具坐标系 用户坐标系
Never Stop Improving
px a
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— 12 —
2 机器人位姿变换
坐标轴方向的描述：
变频器 | PLC | HMI | 伺服驱动器 | 电机 | 大传动 | 新能源
i、j、k分别是直角坐标系中x、y、Z坐标轴的单位向量。若用齐次坐标来描述x、y、z轴的方向， 则
基坐标系
Never Stop Improving
— 7—
1 机器人工坐业标系机器人坐标系
变频器 | PLC | HMI | 伺服驱动器 | 电机 | 大传动 | 新能源
用户坐标系（工件坐标系）:
用于描述各个物体或工位的方位的需要。用户常常在自
z
己关心的平面建立自己的坐标系，以方便示教。
工业机器人三个关键程序数据工具坐标系共21页文档
谢谢！
51、 天 下 之 事 常成 于困约 ，而败 于奢靡 。——陆 游 52、 生 命 不 等 于是呼 吸，生 命是活 动。——卢 梭
53、 伟 大 的 事 业，需 要决心 ，能力 ，组织 和责任 感。 ——易 卜 生 54、 唯 书 籍 不 朽。——乔 特
55、 为 中 华 之 崛起而 读书。 ——周 恩来
工业机器人三个关键程序数据工具坐 标系
16、自己选择的路、跪着也要把它走 完。 17、一般情况下)不想三年以后的事， 只想现 在的事 。现在 有成就 ，以后 才能更 辉煌。
18、敢于向黑暗宣战的人，心里必须 充满光 明。 19、学习的关键--重复。
20、懦弱的人只会裹足不前，莽撞的 人只能 引为烧 ，只 有真正 勇敢的 人才能 所向披 靡。
(完整版)工业机器人技术基础课件(最全)
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2 机器人位姿 变换
坐标轴方向的描述：
i、j、k分别是直角坐标系中x、y、Z坐标轴的单位向量。若用齐次坐标 来描述x、y、z轴的方向，则
X 1 0 0 0T Y 0 1 0 0T Z 0 0 1 0T
1.已知机器人各关节的位置，求机器人 末端的位姿； 2.已知机器人末端的位姿，求机器人 各关节的位置.
3学机器人工运业动机器人基础知识
为什么要研究运动学：机器人的运动无非有两种：PTP(点到点) 及CP(连续运动)
3学机器人工运业动机器人基础知识
运动学的实用方式：
位置反 馈
3 机器人运动
学
D-H参数：
关节 坐标
系
两个关节轴线沿公垂线的距离an，称为连杆长度；另一个是 垂直于an的平面内两个轴线的夹角αn，称为连杆扭角，这两 个参数为连杆的尺寸参数；是沿关节n轴线两个公垂线的距离，
刚体的姿态可由动坐标系的坐标轴方向来表示。 令n、o、a分别为X′、y ′、z ′坐标轴的单位 方向矢量，每个单位方向矢量在固定坐标系上的 分量为动坐标系各坐标轴的方向余弦，用齐次坐 标形式的(4×1)列阵分别表示为：
2 机器人位姿 变换
刚体的位姿可用下面(4×4)矩
阵来描述：
nx ox ax xo
a）4、6轴共线附件，即5轴角度0附件。 b）2、3、5轴关节坐标系原点接近共线，即 已经到达工作范围边界。
c） 5轴关节坐标系原点在Z轴正上方附近。
右图就处于a）的奇异状态，直角下示 教会报警。
直角坐标系
1 系
机器人工坐业标机器人坐标系
工业机器人技术基础ppt课件
a）4、6轴共线附件，即5轴角度0附件。 b）2、3、5轴关节坐标系原点接近共线，即已经到达工作范围边界。 c） 5轴关节坐标系原点在Z轴正上方附近。
4 机器人动力学
定义：动力学(dynamics)是研究作用于物体的力和物体运动之间的一般关系，它包括两个基本问题 1). 已知作用在机器人各关节的力，求该关节对应的运动轨迹，即求加速度，速度和位置； 2). 已知机器人关节当前的加速度，速度和位置，求此时关节上的受力大小。
建立了各连杆坐标系后，n-1系与n系间的变换关系可以用坐标系的平移、旋转来实现。 从n-1系到n系的变换，可先令以n-1系绕Z n-1轴旋转θn角，再沿Z n-1轴平移dn ，然后沿Xn轴平移an ，最后 绕Xn轴旋转αn角，使得n-1系n系重合。 上述四次变换时应注意到坐标系在每次旋转或平移后发生了变动，后一次变换都是相对于动系进行的，因 此在运算中变换算子应该右乘。
yo
zo 1
n nx ny nz o T o ox oy oz o T a ax ay az o T
刚体的姿态可由动坐标系的坐标轴方向来表示。令n、o、a分别为 X′、y ′、z ′坐标轴的单位方向矢量，每个单位方向矢量在固 定坐标系上的分量为动坐标系各坐标轴的方向余弦，用齐次坐标形 式的(4×1)列阵分别表示为：
所经历的时间。 一般行业内以机器人额定负载下执行25mm×300mm×25mm门形轨迹所需最小时间。
25mm
300m m
25mm
5 机器人性工能业指机标器人基础知识
机器人性能指标 测量工具：Compugauge机器人性能测试系统，价格约80万人民币
（Dynalog ，美国公司，一直从事机器人性能研究）
4 机器人动力学
定义：动力学(dynamics)是研究作用于物体的力和物体运动之间的一般关系，它包括两个基本问题 1). 已知作用在机器人各关节的力，求该关节对应的运动轨迹，即求加速度，速度和位置； 2). 已知机器人关节当前的加速度，速度和位置，求此时关节上的受力大小。
建立了各连杆坐标系后，n-1系与n系间的变换关系可以用坐标系的平移、旋转来实现。 从n-1系到n系的变换，可先令以n-1系绕Z n-1轴旋转θn角，再沿Z n-1轴平移dn ，然后沿Xn轴平移an ，最后 绕Xn轴旋转αn角，使得n-1系n系重合。 上述四次变换时应注意到坐标系在每次旋转或平移后发生了变动，后一次变换都是相对于动系进行的，因 此在运算中变换算子应该右乘。
yo
zo 1
n nx ny nz o T o ox oy oz o T a ax ay az o T
刚体的姿态可由动坐标系的坐标轴方向来表示。令n、o、a分别为 X′、y ′、z ′坐标轴的单位方向矢量，每个单位方向矢量在固 定坐标系上的分量为动坐标系各坐标轴的方向余弦，用齐次坐标形 式的(4×1)列阵分别表示为：
所经历的时间。 一般行业内以机器人额定负载下执行25mm×300mm×25mm门形轨迹所需最小时间。
25mm
300m m
25mm
5 机器人性工能业指机标器人基础知识
机器人性能指标 测量工具：Compugauge机器人性能测试系统，价格约80万人民币
（Dynalog ，美国公司，一直从事机器人性能研究）
工业机器人常用坐标系介绍
工业机器人常用坐标系介绍坐标系：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：1、基坐标系(Base Coordinate System)2、大地坐标系(World Coordinate System)3、工具坐标系(Tool Coordinate System)4、工件坐标系(Work Object Coordinate System)1、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。
1.1.定义工具坐标系的方法：1、N(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。
2、TCPZ 法-在N 点法基础上，Z 点与定点连线为座标系Z 方向。
3、TCPX，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。
2. 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。
2.1.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。
tips:感谢大家的阅读，本文由我司收集整编。
仅供参阅！。
工业机器人现场编程-工具坐标系测量原理-PPT课件
学习目标理解工具坐标系测量的定义掌握工具坐标系测量的方法理解工具负载数据对工具坐标系测量的影响理解工具测量的意义学习建议掌握有关工具坐标系测量的理论知识并手动实践操作加深理解为后续完成机器人编程操作打下良好基础工具坐标系测量分几个方面
工具坐标系测量原理
学习目标和建议
• 学习目标 ① 理解工具坐标系测量的定义 ② 掌握工具坐标系测量的方法 ③ 理解工具负载数据对工具坐标系测量的影响 ④ 理解工具测量的意义
围绕TCP点改变姿态 沿工具作业方向移动
写在最后
经常不断地学习,你就什么都知道。你知道得越多,你就越有力量 Study Constantly, And You Will Know Everything. The More
You Know, The More Powerful You Will Be
ABC 2点法
ABC 2点法测量原理： 通过移至X轴上一个点和XY平面上一个点的方法，机器
人控制器可得知工具坐标系的轴数据。
提醒： 此方法适用于轴方向要求必须特别精确地确定。
ABC 2点法进行方向测量
什么是工具负载数据？
工具负载数据是指所有装在机器人法兰上的负载，它是
另外装在机器人上并与机器人一起移动的质量。包括质量、
结束语
感谢聆听
不足之处请大家批评指导
Please Criticize And Guide The Shortcomings
• 学习建议 掌握有关工具坐标系测量的理论知识，并手动实践操作，加 深理解，为后续完成机器人编程操作打下良好基础
工具坐标系测量原理
工具坐标系测量分几个方面？
工具坐标系的测量主要分为2个方面：
1）确定工具坐标系的原点
2）确定工具坐标系的姿态 工具坐标系测量步骤及测量方法说明
工具坐标系测量原理
学习目标和建议
• 学习目标 ① 理解工具坐标系测量的定义 ② 掌握工具坐标系测量的方法 ③ 理解工具负载数据对工具坐标系测量的影响 ④ 理解工具测量的意义
围绕TCP点改变姿态 沿工具作业方向移动
写在最后
经常不断地学习,你就什么都知道。你知道得越多,你就越有力量 Study Constantly, And You Will Know Everything. The More
You Know, The More Powerful You Will Be
ABC 2点法
ABC 2点法测量原理： 通过移至X轴上一个点和XY平面上一个点的方法，机器
人控制器可得知工具坐标系的轴数据。
提醒： 此方法适用于轴方向要求必须特别精确地确定。
ABC 2点法进行方向测量
什么是工具负载数据？
工具负载数据是指所有装在机器人法兰上的负载，它是
另外装在机器人上并与机器人一起移动的质量。包括质量、
结束语
感谢聆听
不足之处请大家批评指导
Please Criticize And Guide The Shortcomings
• 学习建议 掌握有关工具坐标系测量的理论知识，并手动实践操作，加 深理解，为后续完成机器人编程操作打下良好基础
工具坐标系测量原理
工具坐标系测量分几个方面？
工具坐标系的测量主要分为2个方面：
1）确定工具坐标系的原点
2）确定工具坐标系的姿态 工具坐标系测量步骤及测量方法说明
工业机器人基础与实用教程(PPT课件)12
如图3-63所示，如果在工件坐标B中对A对象及进行了轨迹编程，当工件坐标系位 置变化成工件坐标D后，只需在机器人系统重新定义工件坐标D，则机器人的轨迹就自 动更新到C，不需要再次进行轨迹编程。因为A相对于B和C相对于D的关系是一样的， 所以并没有因整体偏移而发生变化。
图3-62
图3-63
2、工件数据 工件数据也是编程时所需的3个重要的程序数据之一，工件数据对应工件，它定义
（1）X1和X2的连线确定工件坐标X轴正方向 （2）Y1确定工件坐标Y正方向 （3）工件坐标原点是Y1在工件坐标X轴上的投影。
图3-64 2、建立工件坐标系操作步骤
步骤1：单击示教器上“ABB菜单”选择“手动操纵”，如图3-65所示。
图3-65
步骤2：进入手动操纵界面，单击选择“工件坐标”。如图3-66所示。
步骤5：单击定义“用户方法”按钮，在下拉选项窗口选择“3点”，X1和X2的连线确 定工件坐标X轴正方向；Y1确定工件坐标Y正方向；工件坐标原点是Y1在工件坐标X轴 上的投影。如图3-69所示。
图3-68
图3-69
步骤6：在手动模式下，手动操纵机器人的尖端工具参考点靠近定义坐标的X1点。 如图3-70所示。
步骤3：进入手动操纵——工件界面，单击选择“新建…”进行新建工件坐标系；在 弹出来的“新数据声明”窗口中，可以对工件数据属性进行设置，如单击“…”会弹出软键 盘，单击可自定义更改工具名称；新建工件命名wobj1，然后单击“确定”。如图3-67所 示。
图3-66
图3-67
步骤4：在“工件坐标”窗口中，选择刚才新建的“wobj1”，然后单击“编辑”，在立即 对话框中选择“定义”。如图3-68所示。
在本单元任务1中对工业机器人的工件坐标系有了初步了解。工件坐标的作用 就是机器人在进行编程是在工件坐标中创建目标和路径。工件坐标有很多优点：重新 定位工作站中的工件时，只需更改工件坐标系的位置，所有路径将即刻随之更新；允 许操作以外部轴或传送导轨移动的工件，因为整个工件可连同其路径一起移动。
工业机器人三个关键程序数据工具坐标系21页PPT
工业机器人三个关键程序数据工具坐 标系
36、如果我们国家的法律中只有某种 神灵， 而不是 殚精竭 虑将神 灵揉进 宪法， 总体上 来说， 法律就 会更好 。—— 马克·吐 温 37、纲纪废弃之日，便是暴政兴起之 时。— —威·皮 物特
38、若是没有公众舆论的支持，法律 是丝毫 没有力 量的。 ——菲 力普斯 39、一个判例造出另一个判例，它们 迅速累 聚，进 而变成 法律。 ——朱 尼厄斯
40、人类法律，事物有规律，这是不 容忽视 的。— —爱献 生
6、最大的骄傲于最大的自卑都表示心灵的最软弱无力。——斯宾诺莎 7、自知之明是最难得的知识。——西班牙 8、勇气通往天堂，怯懦通往地狱。——塞内加 9、有时候读书是一种巧妙地避开思考的方法。——赫尔普斯 10、阅读一切好书如同和过去最杰出的人谈话。——笛卡
36、如果我们国家的法律中只有某种 神灵， 而不是 殚精竭 虑将神 灵揉进 宪法， 总体上 来说， 法律就 会更好 。—— 马克·吐 温 37、纲纪废弃之日，便是暴政兴起之 时。— —威·皮 物特
38、若是没有公众舆论的支持，法律 是丝毫 没有力 量的。 ——菲 力普斯 39、一个判例造出另一个判例，它们 迅速累 聚，进 而变成 法律。 ——朱 尼厄斯
40、人类法律，事物有规律，这是不 容忽视 的。— —爱献 生
6、最大的骄傲于最大的自卑都表示心灵的最软弱无力。——斯宾诺莎 7、自知之明是最难得的知识。——西班牙 8、勇气通往天堂，怯懦通往地狱。——塞内加 9、有时候读书是一种巧妙地避开思考的方法。——赫尔普斯 10、阅读一切好书如同和过去最杰出的人谈话。——笛卡
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4、机器人通过这四个位置点的位置数据计算求得TCP的数 据，然后TCP的数据就保存在tooldata这个程序数据中被程序 进行调用。
4
工业机器人的tooldata可以通过三个各方式建立：分别是4 点法、5点法、6点法建立。4点法，不改变tool0的坐标方向；5 点法，改变tool0的Z方向；6点法，改变tool0的X和Z方向（在 焊接应用最为常用）。在获取前三个点的姿态位置时，其姿态 位置相差越大，最终获取的TCP精度越高。
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工业机器人真空吸盘工具
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设定如下：
18
19
1
4.2建立ABB工业机器人三个关键程序数据
在进行正式的编程之前，必需构建必要的编程环境，其 中有三个必须的关键程序数据（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。
4.2.1工具数据tooldata建立 工具数据tooldata用于描述安装在机器人第六轴上的工具的
TCP、质量、重心等参数数据。 一般不同的机器人应用配置不同的工具，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。
2
默认工具中心点（Toห้องสมุดไป่ตู้l Center Point）位于工业机器 人法兰盘中心。图示为工业机器人原始的TCP点。
带弧焊枪的工业机器人
工业机器人原始TCP
3
工业机器人TCP数据的设定原理：
1、首先在工业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、然后在工业机器人已安装的工具上确定一个参考点 （最好是工具的中心点）。
3、用之前介绍的手动操纵工业机器人的方法，去移动工 具上的参考点，以四种以上不同的机器人姿态尽可能与固定点 刚好碰上。为了获得更准确的TCP，在以下例子中使用六点法 进行操作，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。
6点法建立工具系
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对于搬运工业机器人对于搬运工具，一般有真空吸盘、抓 手等。这些工具一般会直接安装在工业机器人法兰盘上，以真 空吸盘为例，工具tooldata设定，只需要设定工具质量，重心在 默认tool0的Z的正方向偏移值，TCP点设定在吸盘的接触面上 ，从默认tool0上的Z方向偏移值。（工具质量20kg、重心位置 tool0的Z的正方向200mm，TCP点从tool0上的Z正方向350mm）
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工业机器人的tooldata可以通过三个各方式建立：分别是4 点法、5点法、6点法建立。4点法，不改变tool0的坐标方向；5 点法，改变tool0的Z方向；6点法，改变tool0的X和Z方向（在 焊接应用最为常用）。在获取前三个点的姿态位置时，其姿态 位置相差越大，最终获取的TCP精度越高。
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工业机器人真空吸盘工具
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设定如下：
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4.2建立ABB工业机器人三个关键程序数据
在进行正式的编程之前，必需构建必要的编程环境，其 中有三个必须的关键程序数据（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。
4.2.1工具数据tooldata建立 工具数据tooldata用于描述安装在机器人第六轴上的工具的
TCP、质量、重心等参数数据。 一般不同的机器人应用配置不同的工具，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。
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默认工具中心点（Toห้องสมุดไป่ตู้l Center Point）位于工业机器 人法兰盘中心。图示为工业机器人原始的TCP点。
带弧焊枪的工业机器人
工业机器人原始TCP
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工业机器人TCP数据的设定原理：
1、首先在工业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、然后在工业机器人已安装的工具上确定一个参考点 （最好是工具的中心点）。
3、用之前介绍的手动操纵工业机器人的方法，去移动工 具上的参考点，以四种以上不同的机器人姿态尽可能与固定点 刚好碰上。为了获得更准确的TCP，在以下例子中使用六点法 进行操作，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。
6点法建立工具系
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对于搬运工业机器人对于搬运工具，一般有真空吸盘、抓 手等。这些工具一般会直接安装在工业机器人法兰盘上，以真 空吸盘为例，工具tooldata设定，只需要设定工具质量，重心在 默认tool0的Z的正方向偏移值，TCP点设定在吸盘的接触面上 ，从默认tool0上的Z方向偏移值。（工具质量20kg、重心位置 tool0的Z的正方向200mm，TCP点从tool0上的Z正方向350mm）