工业机器人三个关键程序数据-工具坐标系

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。

工业机器人建立工具坐标系的方法工业机器人在进行工作时，需要准确地定位和定向，以便正确执行特定的任务。

为此，工业机器人往往需要建立工具坐标系（Tool Coordinate System）来描述其末端执行器（End Effector）的位置和姿态。

建立工具坐标系的方法有多种，下面详细介绍其中几种常用方法。

1.人工标定法：人工标定法是最常用的方法之一、该方法需要人工使用精确的测量工具，例如测量尺或激光仪等，来测量工具末端执行器相对于机器人坐标系的位置和姿态。

首先，通过操纵机器人，将工具末端执行器定位到几个事先设定好的位置和姿态，然后使用测量工具测量相应的数据。

通过这些数据，可以计算出工具坐标系相对于机器人基坐标系的坐标和姿态信息。

2.三点法：三点法是另一种常用的工具坐标系建立方法。

该方法需要选择三个具有较好几何分布的点，分别标记为A、B、C。

这三个点的位置需要互相独立，但可以通过机器人控制系统轻松到达。

首先，机器人末端执行器需要分别定位到A、B、C三个位置，并记录下机器人坐标系下的位置和姿态数据。

然后，根据这些数据，可以使用公式和计算方法确定出工具坐标系的位置和姿态信息。

3.线性插值法：线性插值法是较为灵活和精确的工具坐标系建立方法。

首先，选择一条线性路径，通过机器人控制系统指定机器人末端执行器沿该路径从一些起始点移动到一些目标点。

在移动过程中，通过机器人的关节位置数据和末端执行器的位姿数据，可以计算出每一个点相对于机器人基坐标系的位置和姿态信息。

根据这些数据，可以使用插值方法得到工具坐标系的位置和姿态信息。

4.杆状物法：杆状物法是一种实用的工具坐标系建立方法，该方法通常适用于需要定位和控制机器人末端执行器的情况。

基本原理是在机器人末端执行器上添加一个杆状物，如随机探针或激光测距仪。

通过测量杆状物的位置和姿态信息，可以反推出工具末端执行器的位置和姿态信息。

这种方法可以较精确地确定工具坐标系，并且可以在工作中实时校正。

工业机器人的五个坐标系在工业机器人领域，坐标系是用来描述机器人末端执行器（或工具）在空间中的位置和姿态的框架。

为了确保机器人的准确性和一致性，通常会使用一系列标准的坐标系。

以下是工业机器人领域中最常用的五个坐标系：1、笛卡尔坐标系：在三维空间中，笛卡尔坐标系使用三个相互垂直的坐标轴（X、Y、Z），以及三个相互垂直的旋转轴（Rx、Ry、Rz）。

这种坐标系常用于描述机器人在空间中的位置和姿态，以及机器人末端执行器的位置和姿态。

2、极坐标系：极坐标系是一种以机器人末端执行器为中心的坐标系，它使用径向距离（r）、方位角（θ）和高度（z）来描述机器人在空间中的位置和姿态。

这种坐标系常用于路径规划、路径插补和机器人运动学分析。

3、圆柱坐标系：圆柱坐标系是一种以机器人末端执行器为中心的坐标系，它使用径向距离（r）、方位角（θ）和垂直距离（z）来描述机器人在空间中的位置和姿态。

这种坐标系常用于描述机器人在圆柱体或球体等形状上的路径和姿态。

4、球坐标系：球坐标系是一种以机器人末端执行器为中心的坐标系，它使用径向距离（r）、方位角（θ）和极角（φ）来描述机器人在空间中的位置和姿态。

这种坐标系常用于描述机器人在球体或类似形状上的路径和姿态。

5、工具坐标系：工具坐标系是一种以机器人末端执行器（或工具）为中心的坐标系，它使用工具的几何中心作为原点，并使用三个旋转轴（Rx、Ry、Rz）来描述工具的空间姿态。

这种坐标系常用于机器人运动学建模、路径规划和机器人控制等方面。

这些坐标系在工业机器人领域中具有广泛的应用，它们为机器人控制、路径规划和运动学建模提供了方便的框架。

根据实际应用场景的不同，选择合适的坐标系可以有效地提高机器人的精度和效率。

ABB工业机器人操作和坐标系一、引言在现代化的制造和自动化流程中，工业机器人扮演着关键的角色。

它们被广泛应用于各种复杂任务，从装配到质量检测，从搬运到喷漆，无所不能。

ABB集团作为全球领先的机器人技术提供商，其产品广泛应用于全球的各个行业。

关键词:工具坐标系;工件坐标系;转换坐标系1绪论工业机器人的坐标系应用非常广泛，特别是工具坐标系和工件坐标系的应用在工业生产中会频繁的使用，包括坐标系的偏移及坐标系的转换等，本文从工具坐标系的标定验证，工件坐标系的标定验证及工具坐标系的转换三个方面出发，讨论验证工具及工件坐标系的应用方法。

工具坐标系采用的是六点法TCP和Z，X的标定方法，其应用可以在工具坐标的三个方向上进行拓展，机器人在任何时候只会跟踪工具坐标系的X，Y，Z轴，因此当工业上需要进行一些特殊操作时就可以利用工具坐标系进行点位的示教。

工件坐标系的标定采用的是3点法，通过坐标原点和X轴正方向，Y轴正方向3个点进行标定，工件坐标系的用途非常广发，本文主要讨论了其三种用法，分别是进行斜面绘图、重复性工作及工件位置改变的作业，通过这三种方法的讨论可以在工业生产中有效的进行坐标系的转换和选取，达到事半功倍的目的。

2工具坐标系的标定及应用在工业机器人的使用过程中，工具坐标系通常采用默认的工具坐标，但是因为一些特殊的作业，需要重新建立工具坐标并进行标定，标定工具坐标系首先在程序数据里面找到tooldata这个数据，然后新建坐标系，再对其进行编辑定义，采用TCP和Z，X的方法进行6个点的标定。

此时应该尽量选取位姿差距比较大的位置进行标定示教，在这里应该注意，因为工具坐标系是采用的标定工具进行标定的那么选取点位标定时，一定要将机器人的各种姿态尽量的出现在TCP的四个点中，否则会出现工具的末端点出现偏移，在验证的环节会发现工具的坐标系不停的进行移动。

影响后面的作业。

建立完成之后，将示教器的界面调整到手动操作界面，将坐标系变成工具坐标系，选定新建的坐标系，(此时若发现无法选定坐标系那么需要将建立的工具坐标系的载荷量MASS改为正值即可)然后将运行方式改为重定位动作，如果机器人末端执行器在XYZ三个方向操作下，一直绕着一点运动，如图1所示，则工具坐标系完成。

工业机器人常用的四种坐标系1 机器人坐标系工业机器人的坐标系是指用于控制机器人运动的坐标系，常用的有四种坐标系，即机器人基座坐标系、世界坐标系、末端坐标系和用户定义的坐标系。

2 机器人基座坐标系机器人基座坐标系（Base Coordinate System，BCS）一般是机器人的起点，也就是位于机器人的基座上，可以理解为机器人“抓取”东西时的测量和控制参考系，以及机器人坐标到世界坐标转换的参考系。

起始点可以通过编程人员在机器人程序上定义或使用具有软件的机器人控制器交互进行定位。

3 世界坐标系世界坐标系（World Coordinate System，WCS）是在机器人程序执行时定义的机器人环境中一个参考系，任何在机器人程序中定义的位置总是以世界坐标系为参照系定义的，以这个坐标系来表示机器人完成动作的最终目标点。

4 末端坐标系末端坐标系（TCP，Tool Centre Point）位于机器人末端，是坐标系统上机器人末端位置的参考系。

末端坐标系位于关节空间的终点，跟踪机器人的最终位置，用于控制器知道完成多个任务时，机器人头部位置的正确性。

此外，末端坐标系还可以用于关节运动时的夹持物体的位置定义及控制。

5 用户定义的坐标系用户定义的坐标系（User defined Coordinate System，UCS）由程序员在机器人程序中定义，有时也称为临时坐标系，以满足特定程序规划及定位运动任务的需要。

程序员可以自定义各种用户坐标系，通过建立坐标系与世界坐标系之间的关系，来完成更复杂的任务定位与控制，例如在组装任务中检查某一样件的位置相对与主体的关系等。

在控制机器人运动时，机器人的正确性定位及动作的精确性取决于机器人坐标系的准确性，上文介绍了四种机器人常用的机器人坐标系，他们非常适用于机器人程序规划定位及控制任务，能够将复杂的机器人运动任务优化，以及正确定位指令。

工业机器人三点法原理1. 介绍工业机器人已成为现代制造业中不可或缺的关键装备。

而工业机器人三点法作为一种常用的程序控制方式，具有广泛的应用范围。

本文将介绍工业机器人三点法的原理、应用以及其在制造业中的优势和局限性。

2. 原理工业机器人三点法基于物体在三个空间点的坐标信息，通过定位这三个点的位置，来确定机器人的路径和姿态。

具体来说，工业机器人三点法的原理可以概括为以下几个步骤：2.1. 数据采集首先，需要采集物体在三个不同位置的坐标信息。

通过传感器或者视觉系统，可以获取到物体在坐标系中的位置。

2.2. 坐标系建立接下来，需要建立一个坐标系，以便对物体的位置进行描述。

通常情况下，工业机器人会使用世界坐标系或机器人基坐标系作为参考坐标系。

2.3. 姿态计算根据采集到的坐标信息，通过数学算法可以计算出物体的姿态。

姿态包括物体的位置和方向，通常用欧拉角、四元数或旋转矩阵来表示。

2.4. 路径规划根据物体的姿态信息，机器人可以通过路径规划算法确定如何移动和转动，以达到预定的目标位置和姿态。

路径规划通常考虑机器人的运动范围、动力学限制以及工作空间的约束。

2.5. 运动控制最后，机器人根据路径规划结果进行运动控制，以完成预定的任务。

运动控制可以使用关节角度控制、末端执行器控制或者混合方式控制。

3. 应用工业机器人三点法在制造业中有着广泛的应用。

以下是一些常见的应用领域：3.1. 汽车制造工业机器人在汽车制造过程中起到重要的作用。

通过使用三点法，机器人可以精确地定位汽车零部件，进行焊接、装配、喷涂等工艺操作。

3.2. 电子产品制造在电子产品制造中，工业机器人可以根据三点法来放置和焊接电子元件，提高生产效率和产品质量。

3.3. 食品加工工业机器人在食品加工中可以用于包装、分拣、烹饪等任务。

通过三点法，机器人可以准确地抓取和处理不同形状、大小的食品。

3.4. 医药制造在医药制造过程中，工业机器人可以根据三点法来操作和分装药品，提高生产效率和产品质量。