工业机器人技术及应用 教案 手动操纵工业机器人

工具坐标系的准确度直接影响机器人的轨迹精度。默认工具坐标系的原点位于机器人安装法兰的中心，当接装不同的工具（如焊枪）时，工具需获得一个用户定义的直角坐标系。

a)未TCP标定b)TCP标定

机器人工具坐标系的标定

目前，机器人工具坐标系的标定方法主要有外部基准法和多点标定法。

(1)外部基准标定法只需要使工具对准某一测定好的外部基准点，便可完成标定，标定过程快捷简便。但这类标定方法依赖于机器人外部基准。

(2)多点标定法这类标定包含工具中心点（TCP）位置多点标定和工具坐标系（TCF）姿态多点标定。TCP位置标定是使几个标定点TCP位置重合，从而计算出TCP，如四点法；TCF姿态标定是使几个标定点之间具有特殊的方位关系，从而计算出工具坐标系相对于末端关节坐标系的姿态，如五点法、六点法。

TCP六点法操作步骤：

1）在机器人动作范围内找一个精确的固定点作为参考点。

2）在工具上确定一个参考点（最好是工具中心点TCP）。

3）移动工具参考点，以四种不同的工具姿态尽可能与固定点刚好碰上。

4）机器人控制柜通过前4个点的位置数据即可计算出TCP的位置，通过后2个点即可

确定TCP的姿态。

5）根据实际情况设定工具的质量和重心位置数据。

a)位置点1b)位置点2c)位置点3

d)位置点4e)位置点5f)位置点6

TCP标定过程

提示TCP标定操作要以次轴（腕部轴）为主。

在参考点附近要降低速度，以免相撞。

TCP标定后，可通过在关节坐标系以外的坐标系中进行控制点不变动作检验标定效果。

如果使用搬运类的夹具，其TCP设定方法如下：

以搬运物料袋的夹紧爪为例，其结构对称，重心在默认工具坐标系的Z方向偏移一定距离，可在设置页面直接手动输入偏移量数值、质量数据。

夹紧爪TCP标定

本章小结

通常可将机器人运动轴分为本体轴和外部轴两类。本体轴属于机器人本身，外部轴包括基座轴和工装轴。

目前在大部分商用工业机器人系统中，存在四类可以使用的坐标系：关节坐标系、直角坐标系、工具坐标系和用户坐标系。其中，关节坐标系和直角坐标系在机器人手动操作和作业示教中运用最多。

手动操纵工业机器人是通过手动操控示教器上的机器人运动轴按键将机器人在某一或某几个坐标系下移动到某个位置的方法。一般采用点动和连续移动两种方式来实现。点动机器人主要用在离目标位置较近的场合，而连续移动机器人则用在离目标位置较远的场合。

思考练习

1、填空

(1)一般来说，机器人运动轴按其功能可划分为______、______和工装轴，

________和工装轴统称_______。

(2)在进行相对于工件不改变工具姿态的平移操作时选用_______坐标系最

为适宜

(3)当机器人到达离目标作业位置较近位置时，尽量采用_______操作模式

完成精确定位。

2、选择

(1)工业机器人常见的坐标系有（）。

①关节坐标系；②直角坐标系；③工具坐标系；④用户坐标系

A.①②B.①②③C.①③④D.①②③④

(2)示教器显示屏多为彩色触摸显示屏，能够显示图像、数字、字母和符号，

并提供一系列图标来定义屏幕上的各种功能，可将屏幕显示区划分为（）。

①菜单显示区；②通用显示区；③人机对话显示区；④状态显示区

A.①②B.①②③C.①③D.①②③④

3、判断

(1)在直角坐标系下，机器人各轴可实现单独正向或反向运动。（）

(2)机器人在关节坐标系下完成的动作，无法在直角坐标系下实现。（）

(3)当机器人发生故障需要进入安全围栏进行维修时，需要在安全围栏外配备

安全监督人员以便在机器人异常运转时能够迅速按下紧急停止按钮。（）

(4)示教时，为爱护示教器，最好戴上手套。（）

(5)手动操作移动机器人时，机器人运动数据将不被保存。（）

4、综合应用

使用示教器按下图所示路径（A→B→C→D→E→F→A）移动机器人，简述

其操作过程，并填写表3-6（请在相应选项下打“√”）。

移动方式 机器人坐标系 位置 连续移点动 动 关节 角 具 直工A→B B→C C→D D→E