机器人的运动轴和坐标系(PPT52页)

(3) 工具坐标系 原点定义在 TCP 点，并且假定工具的有效方向
所 处
为
X
轴（有些机器人厂商将工具的有效方向定义为
Z
轴），而
位 置
Y
轴、
Z
轴由右手法则确定。
在进行相对于工件不改变工具姿
——态— 的平移操作时选用该坐标系最为适宜。
—
【 课
堂 认 知 】
Y
Z
X
工具坐标系原点
工具坐标系下的各轴动作
所 处 位
例 】
程可通过教学编程模式实现，用户可以
扶住 UR 机械臂，手动引导机械臂，按
所需的路径及移动模式运行机械臂一次，
UR 机器人就能自动记住移动路径和模式。
机器人通过一套独特的、友好的图形用
户界面操作，在触摸屏幕上，有一系列
范围广泛的功能让用户选择。任何重复
性的生产过程，都能够使用它并从中受
益。
3.1 机器人运动轴与坐标系
学习目标 导入案例 课堂认知 扩展与提高 本章小结 思考练习
3.3 机器人安全操作规程
3.3.1 示教和手动机器人时 3.3.2 再现和生产运行时
3.4 手动移动机器人
3.4.1 移动方式
返回
3.4.2 典型坐标系下的手动操作
目录
学习目标
所
处
位
置
——— —
➢ 掌握机器人
【 学
运动轴与坐标
习 目 标
工业机器人技术及应用
— 手动操纵工业机器人
主 编：兰 虎
所 课前回顾
处
位
置
———
— ✓工业机器人的主要技术指标
【 课 前
有哪些？
回
顾 】
✓工业机器人的点位运动和连续
路径运动？
章节目录
3.1 机器人运动轴与坐标系
3.1.1 机器人运动轴的名称 3.1.2 机器人坐标系的种类
3.2 认识和使用示教器
—— —— 轴类型
ABB
轴名称 FANUC YASKAWA KUKA
动作说明
动作图示
【
课 堂
Fra Baidu bibliotek轴1
J1
认
知 】
主轴 （基本轴）
轴2
J2
S轴
本体
A1
左右回转
L轴
大臂
A2
上下运动
轴3
J3
U轴
小臂
A3
前后运动
轴4
J4
次轴
（腕部轴） 轴 5
J5
R轴
手腕
A4
回旋运动
B轴
手腕 A5 上下摆运动
轴6
J6
T轴
手腕 A6 圆周运动
沿 Y 轴平 行移动
次轴 （腕部轴） Ry 轴 绕 Y 轴
旋转
Z轴
沿 Z 轴平 行移动
Rz 轴 绕 Z 轴 旋转
3.1 机器人运动轴与坐标系
所 处
➢不同的机器人坐标系功能等同，即机器人在关节坐标系下完成的 动作，同样可在直角坐标系下实现。
位
置———提示
➢ 机器人在关节坐标系下的动作是单轴运动，而在直角坐标系下则是 多轴联动。除关节坐标系以外，其他坐标系均可实现控制点不变动作
3.1.1 机器人运动轴的名称
所
处 位
通常机器人运动轴按其功能可划分为机器人轴、基座轴和工装
置——轴— ， 基座轴 和工装轴 统称 外部轴 。
—
机器人轴
【 课
机器机器人人操操作作机（机本（体）本的轴机，）属
堂
的轴，属于机器人本身。
认
知
】
基座轴
机器人整体移动的轴，如行走 轴（滑移平台或导轨）。
工装轴
机器人轴和基座轴以外的 轴，指使工装夹具翻转和 回转的轴
处
位 置
选择用户坐标系可使操作更为简单 。在用户坐标系中， TCP 点
———将沿用户自定义的坐标轴方向运动。
—
【
课
堂
Z
认
知
】
X
Y
用户坐标系原点
用户坐标系下的各轴动作
轴类型
轴 名称
动作 说明
动作图示
轴类型
轴 名称
动作 说明
动作图示
X轴
沿 X 轴平 行移动
Rx 轴 绕 X 轴 旋转
主轴 （基本轴） Y 轴
机器人系统中各个运动轴的定义
3.1 机器人运动轴与坐标系
所
A5
轴5
处
A4
位
轴4
置
A3
———
A6 轴6
轴3
—
【
课
堂
认
A2
轴2
知
】
A1
轴1
KUKA 机器人
ABB 机器人
典型机器人操作机各运动轴
A1 、 A2 和 A3 三轴（轴 1 、轴 2 和轴 3 ）称为基本轴或主轴， 用以保证末端执行器达到工作空间的任意位置。
(2) 直角坐标系（世界坐标系、大地坐标系）
所 处
机器人示教与编程时经常使用的坐标系之一 ，原点定义
位 置
在机器人安装面与第一转动轴的交点处， X 轴向前， Z轴向
——— —
上，
Y
轴按右手法则确定。
【 课
堂 认 知 】
Z
X
Y
直角坐标系原点
直角坐标系下的各轴动作
所 处 位
轴类型
轴 名称
置
动作 说明
—
【
课
堂
认 知
机器人坐
】
标系种类
关节坐标系
工具坐标系
直角坐标系
用户坐标系
TCP 为机器人系统控制点，出厂是默认位于最后一个运 动轴或安装法兰的中心，安装工具后 TCP 点将发生改变。
(1) 关节坐标系
所 在关节坐标系下，机器人各轴均可实现单独正向或反向运动。
处
位置对大范围运动，且不要求 TCP 姿态的，可选择关节坐标系。
系
】
➢能够熟练进 行机器人坐标 系和运动轴的 选择
返回 目录
导入案例
所 处
Universal Robots 公司推出革命性的新型工业机器人
位
置 ———
UR5 机器人自重很轻（仅 18.4 kg ），
— 可以方便地在生产场地移动，而且不需
【 导
要繁琐的安装与设置就可以迅速地融入
入 案
到生产线中，与员工交互合作。编程过
———
—
【 课
X 轴 沿 X 轴平 行移动
堂
认
知
】
主轴 （基本轴 ）
Y轴
沿 Y 轴平 行移动
动作图示
轴类型
轴 名称
动作 说明
U轴 绕Z轴 旋转
次轴 （腕部
轴）
V轴 绕Y轴 旋转
动作图示
沿 Z 轴平 Z 轴 行移动
绕末端工 W 轴 具所指方
向旋转
Z
X Y
沿 X 轴平行移动
Z
X Y
沿 Y 轴平行移动
轴类型
轴 名称
动作 说明
置
———
—
【
X轴
沿 X 轴平 行移动
课
堂
认
知
】
主轴 （基本轴） Y
轴
沿 Y 轴平 行移动
动作图示
轴类型
轴 名称
动作 说明
Rx 轴 绕 X 轴 旋转
次轴 （腕部轴） Ry 轴 绕 Y 轴
旋转
动作图示
Z 轴 沿 Z 轴平 行移动
Rz 轴 绕 Z 轴 旋转
(4) 用户坐标系
所
可根据需要定义用户坐标系。 当机器人配备多个工作台时，
A4 、 A5 和 A6 三轴（轴 4 、轴 5 和轴 6 ）称为腕部轴或次轴， 用以实现末端执行器的任意空间姿态。
3.1.2 机器人坐标系的种类
所 目前，大部分商用工业机器人系统中，均可使用关节坐标系、
处 位
直角坐标系、工具坐标系和用户坐标系， 而工具坐标系和用户坐
置——标— 系同属于直角坐标系范畴 。
—
（只改变工具姿态而不改变 TCP 位置）在进行机器人 TCP 标定时经
【 课
常用到。
堂
认
知
】
动作后
动作前
动作中
动作后 动作前 动作中
关节坐标系下的单轴运动
直角坐标系下的多轴协调运动
A5
轴5
A4
轴4
A3
A6