工业机器人坐标系优化方案

坐标系是为确定机器人的位置和姿势而在机器人或空间上进行定义的位置指标系统。 坐标系有关节坐标系和直角坐标系。

(一) 关节坐标系

关节坐标系是设定在机器人关节中的坐标系。 关节坐标系中的机器人的位置和姿势， 以各关节底座侧的关节坐标系为基准而被确定。 图2-2-1 所示的关节坐标系的关节值， 处在所有轴都为0°的状态。

(二) 直角坐标系

直角坐标系中的机器人的位置和姿势， 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轴周围工具侧的直角坐标系的回转角W、P、R 来确定。 (W， P， R) 的含义如图2-2-2所示。

图2-2-1　关节坐标系的关节值

图2-2-1　关节坐标系的关节值

图2-2-2　(W， P， R) 的含义

在用户所设定的环境下操作机器人时， 需要使用与其对应的直角坐标系， 即被固定在工具上的坐标系和被固定在空间的坐标系提供如下所示的7 类坐标系。

1. 被固定在工具上的坐标系

(1) 机械接口坐标系

在机器人的机械接口(手腕法兰盘面) 中定义的标准直角坐标系中， 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。

(2) 工具坐标系

这是用来定义工具中心点的位置和工具姿势的坐标系。 工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工具坐标系。

2. 被固定在空间的坐标系

(1) 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(图2-2-3)。 用户坐标系、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2-2-2　(W， P， R) 的含义

在用户所设定的环境下操作机器人时， 需要使用与其对应的直角坐标系， 即被固定在工具上的坐标系和被固定在空间的坐标系提供如下所示的7 类坐标系。

1. 被固定在工具上的坐标系

(1) 机械接口坐标系

在机器人的机械接口(手腕法兰盘面) 中定义的标准直角坐标系中， 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。

(2) 工具坐标系

这是用来定义工具中心点的位置和工具姿势的坐标系。 工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工具坐标系。

2. 被固定在空间的坐标系

(1) 世界坐标系。(https://www.xing528.com)

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(图2-2-3)。 用户坐标系、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2-2-3　世界/工具坐标系

(2) 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。 未定义时， 将由世界坐标系来替代该坐标系。

(3) 点动坐标系。

点动坐标系是在作业区域中较为有效地进行直角点动而由用户在作业空间进行定义的直角坐标系。

只有在作为手动进给坐标系时才使用该坐标系， 因此点动坐标系的原点没有特殊的含义。 未定义时， 将由世界坐标系来替代该坐标系。

(4) 单元坐标系。

单元坐标系是工作单元内的所有机器人共享原点的坐标系， 在四维图形功能等中使用，用来表示工作单元内的机器人位置。 通过设定单元坐标系， 可以表达机器人相互之间的位置关系。

单元坐标系的定义， 通过相对单元坐标系的世界坐标系原点的位置(X、Y、Z) 和绕X轴、Y 轴、Z 轴的回转角(W， P， R) 来定义， 对工作单元内的各机器人组进行设定。

(5) 单元底板。

单元底板是在四维图形功能中， 用来表达机器人所设置地板的坐标系。 单元底板用来设定单元坐标系上地板的位置姿势， 在标准情况下自动设定考虑机器人型号的值。

单元底板可通过坐标系设定画面进行设定。

图2-2-3　世界/工具坐标系

(2) 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。 未定义时， 将由世界坐标系来替代该坐标系。

(3) 点动坐标系。

点动坐标系是在作业区域中较为有效地进行直角点动而由用户在作业空间进行定义的直角坐标系。

只有在作为手动进给坐标系时才使用该坐标系， 因此点动坐标系的原点没有特殊的含义。 未定义时， 将由世界坐标系来替代该坐标系。

(4) 单元坐标系。

单元坐标系是工作单元内的所有机器人共享原点的坐标系， 在四维图形功能等中使用，用来表示工作单元内的机器人位置。 通过设定单元坐标系， 可以表达机器人相互之间的位置关系。

单元坐标系的定义， 通过相对单元坐标系的世界坐标系原点的位置(X、Y、Z) 和绕X轴、Y 轴、Z 轴的回转角(W， P， R) 来定义， 对工作单元内的各机器人组进行设定。

(5) 单元底板。

单元底板是在四维图形功能中， 用来表达机器人所设置地板的坐标系。 单元底板用来设定单元坐标系上地板的位置姿势， 在标准情况下自动设定考虑机器人型号的值。

单元底板可通过坐标系设定画面进行设定。