基于新时达SD500机器人工具坐标系标定方法研究

2019年第3

期

作者简介：黄明鑫，男，1990年出生，江苏盐城人，硕士研究生，助教，研究方向：机电一体化。

基于新时达SD500机器人工具坐标系

标定方法研究

盐城工业职业技术学院机电工程学院

黄明鑫

1引言

工业机器人的坐标系可分为基坐标系、法兰坐标系、工具坐标系以及工件坐标系[1]。机器人坐标系的标定结果对机器人工作的稳定性和精确性有着很大的影响。机器人坐标系的标定可分为工具标定和工件标定两种，工具标定实际上是求得工具坐标系的位姿矩阵[2]。本文以新时达SD500机器人为研究对象，在机器人示教器中对机器人工具标定的方法进行了研究。

2机器人工具标定

工业机器人完成某项作业时，都需要在机器人的末端安装相应的工具，为了使机器人能够更加精确地定位，需要对机器人的工具进行标定操作。工业机器人工具标定包括TCP 位置的标定（XYZ ）和工具坐标系姿态的标定（ABC ）。新时达工业机器人工具标定的过程如图1所示。在示教器新建tool 变量来记录工具坐标系的位置信息，tool 变量的X 、Y 、Z 、A 、B 、C 初始值为0。

图1机器人工具标定的过程

2.1TCP 位置标定

新时达SD500机器人工具位置的标定有一点法和四点法两种。一点法标定是根据已校准的工具和未校准工具示教同一个参考目标点，记录相应的位置信息，通过坐标系的变换，计算出未校准工具对法兰的相对位置。四点法标定是指将未校准工具以四种不相同的姿态移动到同一个参考目标点进行示教，然后通过坐标系的变换，获得未校准工具对法兰的相对位置。一般机器人工具位置的示教都是采用四点法标定的方法，这样得到的工具位置标定信息更加精确。工具TCP 位置四点法标定过程的部分截图如图2所示，按照示教器中标定的文字提示可以完成机器人工具位置的标定。

（a ）四点法示教XYZ （b ）四点法示教XYZ 的结果

图2工具位置四点法示教XYZ 2.2工具坐标系姿态标定

新时达SD500机器人工具坐标系姿态的标定有一点法和三点法两种。

一点法标定是改变工业机器人的姿态，使工具的X 轴和基坐标系的Z 轴对齐，同时工具的YZ 两轴和基坐标系的YX 也相应对齐，这样就可以获得机器人工具的姿态信息。三点法标定需要利用已经标定的工具位置信息完成姿态的标定，它需要三个点的位置信息，首先示教Z 轴上两个点，然后示教ZX 平面上一点，即选择Z 轴、ZX 平面方向，示教Z 轴上第一个点，接着示教Z 轴上第二个点，最后示教ZX 平面上的点，这样就得到了工具姿态ABC 的值。工具姿态三点法标定过程的部分截图如图3所示，按照示教器中标定的文字提示可以完成工具姿态的标定。

（a ）三点法示教ABC （b ）三点法示教ABC 的结果

图3工具姿态三点法示教ABC

2.3标定检验

机器人工具的位置和姿态标定好后需要检验标定是否合格。一般机器人工具位置标定的误差在2mm 以内算合格，而姿态标定的检验是在机器人示教器中改变标定的ABC 的数值，若机器人的末端没有较大的位置改变，即为合格[3]。机器人工具位置和姿态检验合格后，新建的工具变量就可以在程序中使用了

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2019年第3

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3结论

本文对新时达SD500机器人的工具坐标系标定方法进行了研究，完成了机器人TCP 位置标定和工具坐标系姿态的标定，最后对工具标定进行了检验，符合标定的要求。通过对机器人工具坐标系标定方法的研究，为后续研究工业机器人的自动焊接打下了基础，具有重要的指导意义。

参考文献：

[1]汤晓华,蒋正炎,陈永平等.工业机器人应用技术[M].北京:高等教育出版社,2015:4~10.

[2]郑剑春.机器人结构与程序设计[M].清华大学出版社,2010:235~246.

[3]黄明鑫.基于机器视觉的机器人路径识别与跟踪研究[D].常州:江苏理工学院,2016.

五年制高职作为高等职业教育的重要组成，在我国已经有20多年的历史。各类高校扩招，使得高等职业学校生源质量下降，五年制高职的生源绝大多数是考不上高中或者由于某些原因无法继续读高中的学生，他们缺少高中阶段的成长与历练，没有养成良好的学习和生活习惯。

1背景

我校工程造价专业五年制高职是“3+2”模式，笔者近几年都承担他们在高职这两年的专业课教学，经常与学生沟通交流。由于多种原因五年制的这些孩子自信心缺失，也没有上进心，学习习惯差，没有纪律观念，甚至价值观有欠缺，初中毕业以后不得不选择中专院校就读，这时候的他们很小，对将来的职业和个人发展没有任何期许，都是在家长和亲朋的帮助下选择就读学校和专业。本人在我院五年制高职工程造价专业班级教学过程中，对这些孩子的学习现状非常担忧，尤其是对少数孩子感到痛心疾首。

2存在的主要问题

五年制高职学生普遍存在的问题是无论做什么都提不起精神，对学习、对生活都没有兴趣，只是得过且过。部分五年制高职学生家庭富裕，家长溺爱孩子，导致孩子一切以自我为中心，个人利益至上，不关心集体，不尊重他人。这些学生不能吃苦，不能吃一点儿亏，受不得一点儿委屈，心理素质差，想问题做事情容易走极端。还有在五年制高职学生当中普遍爱玩手机，痴迷于游戏，课堂上都有一小部分学生用手机打网络游戏。晚上宿舍熄灯以后还是抱着手机在被子里玩，甚至玩通宵，第二天在课堂上提不起精神，甚至直接趴到课桌上呼呼大睡，老师上的什么课，讲的什么内容都一无所知，作业是抄的，有的同学连抄作业都不记得或者不愿意。还有少数学生与社会上的不良人员交往，染上酗酒、

打架斗殴的恶习，长期旷课，甚至不能顺利完成学业。因学习基础差丧失自信心与上进心的学生，对一切都漠不关心的态度不仅影响了正常的教学秩序，而且影响班级管理。这些在五年制高职班级不是个例，而是大多数学生普遍存在的问题。对五年制学生，大多数辅导员、班主任、教师都是抱着无事则安的心态，在五年制学生的日常管理过程中能够平安即可，甚少有更高要求。

3解决问题的对策

我常常思考以下这几个问题，这些孩子为什么会变成这样？如何能够让他们树立正确的价值观？如何能够让他们由被动学习转变为主动学习？如何能够让他们不辜负大学时光，学到有用的专业知识技能？本人认为针对上述一系列的问题，我们可以尝试通过以下途径来解决。

3.1加强思想道德建设，形成正确的价值观

刚入校门的五年制高职学生年龄小，价值观尚未形成，不知道如何做是对的，如何做是错的，遇事随波逐流。小小年纪初次离开父母、

家庭，往往比初中生表现更差。例如不交作业时，他们可能会对老师说：“不是我一个人没交，好多人都没交。”他们不能正确地辨别是非对错，也就是没有形成正确的价值观。

育人为本，德育为首。加强学生的思想道德建设，要求学生从身边小事做起，严于律己、

宽以待人、助人为乐，培养学生亲近作者简介：江小丽，女，1981年出生，安徽省枞阳县人，讲师。基金项目：滁州职业技术学院2017年度教学质量与教学改革工程项目：五年制高职学生学习现状及对策研究（项目编号：2017zlgc049）。

五年制高职学生学习现状及对策研究

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江小丽

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DOI:10.15989/ki.hbnjzzs.20181217.001