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1、项目二 弧焊机器人坐标系的设定 本项目以弧焊机器人为例，系统地介绍了工业机器人坐标系的分类、工具坐标系的标左、用户 坐标系的标左、点动坐标系的标泄及零点标左的方法等知识点，使学生能正确地选择坐标系，并对 机器人进行坐标系标定。【学习目标】知识目标：1）掌握弧焊机器人坐标系的分类；2）掌握工具坐标系的使用场合和标左方法；3）掌握用户坐标系的使用场合和标卫方法；4）掌握点动坐标系的使用场合和标立方法；5）理解零点标定的目的及其方法；能力目标：1）能根据不同场合，合理选择弧焊机器人坐标系：2）能运用3点法、6点法和直接输入法完成弧焊机器人工具坐标的标左；3）能运用3点法、4点法和直接输入法完成弧焊机
2、器人用户坐标的标左：4）能运用3点法和直接输入法完成弧焊机器人点动坐标的标左 5）能运用全轴零点位置标左、简易零点标立、单轴零点标泄和输入零点位置标左的方法数据等 方法完成弧焊机器人零点位置的标定。【工作任务】任务一坐标系的分类 任务二 工具坐标系（Tool Frame）标立 任务三 用户坐标系（UserFrame）标定 任务四 点动坐标系（JogFrame）标立 任务五 零点标立（Mastering）任务一坐标系的分类【任务导读】工业机器人的作业点在空间通过坐标进行标识，通过选取不同的坐标系可以快速有效地对工业 机器人进行示教编程，本任务以弧焊机器人为载体，介绍工业机器人坐标系的分类及选取，
3、使学生 对工业机器人坐标有基本的认识。【相关知识】一、坐标系的概念 工业机器人作为一个高度自动化的生产设备，能按既定轨迹实现生产意图，主要依赖两个方而:正确的加工指令（即正确的程序）和正确的坐标系统。这两者相辅相成，任何一个出现错误都会导 致机器人的运行岀错。机器人的程序主要包含动作指令信息和位置信息：动作指令信息决左了机器 人要采取什么样的方式进行动作（如直线方式、圆弧方式、点到点方式等）及作业的顺序流程；位 置信息包含当前动作所要到达位置的准确坐标数据，这些位巻坐标数揺的正确性依赖于当前有效的 坐标系统。当坐标系统发生改变，即使程序不作任何修改，也会影响机器人实际到达的位巻。所以 正确的坐
4、标系统是程序正确编写与执行。在工业机器人坐标系和运动命名原则（GB/T 16977-2005/ISO 9787:1999）中，对工业机器人 的坐标系进行了立义。英中，固泄在地而上的坐标系称为世界坐标系；固泄在安装而上的坐标系称 为基础坐标系。对于固左安装的机器人，当安装完成后，坐标系之间的对应关系即唯一确左，两种 坐标系之间的变换很容易进行，机器人系统各类坐标如图2-1所示。图 2-1机器人坐标系示例 二、FANUC弧焊机器人的坐标系 机器人空间位置使用坐标系来表示，在不同的场合可以使用不同的坐标系。FANUC弧焊机器人 系统典型的坐标系系统包括：全局坐标系、工具坐标系、用户坐标系和点动坐标系
5、，如表2-1所示:表 2-1 FANUC 弧焊机器人坐标系分类 序号 坐标系名称 坐标系槪述 1 World Frame （全局坐标系）是一个不可设宜的缺省坐标系。其原点是用户坐标系和点动坐标系的参考位置，位 于机器人内预先定义的位置。2 Tool Frame （工具坐标系）是宜角坐标系.TCP 位于其原点。3 User Frame（用户坐标系）是程序中记录的所有位宜的参考坐标系，用户可于任何地方定义该坐标系。4 Jog Frame（点动坐标系）是为控制关节点动控制而设的坐标系。左用户坐标系的标左点动坐标系的标泄及零点标左的方法等知识点使学生能正确地选择坐标系并对机器人进行坐标系标定学习目标知
6、识目标掌握弧焊机器人坐标系的分类掌握工具坐标系的使用场合和标左方法掌握用户坐标系的使用理选择弧焊机器人坐标系能运用点法点法和直接输入法完成弧焊机器人工具坐标的标左能运用点法点法和直接输入法完成弧焊机器人用户坐标的标左能运用点法和直接输入法完成弧焊机器人点动坐标的标左能运用全轴零点位置标左一坐标系的分类任务二工具坐标系标立任务三用户坐标系标定任务四点动坐标系标立任务五零点标立任务一坐标系的分类任务导读工业机器人的作业点在空间通过坐标进行标识通过选取不同的坐标系可以快速有效地对工业机器人进(1)全局坐标系：全局坐标系又叫世界坐标系，它依据右手直角坐标系设立，英原点通常位于 机器人足部轴的中心，轴和
7、方向由直角坐标系确左。因此，在多数场合，全局坐标系等同于基础坐 标系或直角坐标系。在全局坐标系中的所有位移都是以直角坐标系的方向和坐标值来确怎的，可以 使机器人的控制点以空间直线或圆弧的方式进行位移。(2)工具坐标系：工具坐标系是把机器人腕部法兰盘所握工具的有效方向泄为Z轴，把XYZ 直角坐标左义在工具的尖端点。工具坐标系设置的目的有两个：编程和机器人运行的需要，用工具 坐标系把机器人的控制点移动到工具的某个基准点上：示教编程的需要，根据工具的作业方向用工 具坐标系重新设宜直线坐标轴的方向。(3)用户坐标系：用户坐标系又称基坐标系或工件坐标系，它是基于全局坐标系的一个偏程坐 标系，一般情况下，
8、机器人的示教、编程和运行都可以基于全局坐标系来完成，而不用设用户坐标 系。但是，当发生以下三种情况时，用户坐标系就有设置的必要：作业对象的位垃可能会发生轻微 改变：机器人的运行程序需要在多台同类型的加工系统中重复使用：在与全局坐标系平而不平行的 其它平而上进行示教编程。(4)点动坐标系：点动坐标系是机器人最基础的坐标系统，也是机器人唯一非线性的坐标系。点动坐标系由机器人上的各自然轴形成，每个轴都有自己的零位，通过零点标定，可以在机器人丢 失坐标后重新找回零点。轴的方向通常按右手泄则确点动坐标系的运动轨迹都是依各自轴的轴 线为中心的回转运动。各坐标系如图2-2所示。图 2-2 FANUC 弧焊机
9、骼人的坐标系Axi、3 左用户坐标系的标左点动坐标系的标泄及零点标左的方法等知识点使学生能正确地选择坐标系并对机器人进行坐标系标定学习目标知识目标掌握弧焊机器人坐标系的分类掌握工具坐标系的使用场合和标左方法掌握用户坐标系的使用理选择弧焊机器人坐标系能运用点法点法和直接输入法完成弧焊机器人工具坐标的标左能运用点法点法和直接输入法完成弧焊机器人用户坐标的标左能运用点法和直接输入法完成弧焊机器人点动坐标的标左能运用全轴零点位置标左一坐标系的分类任务二工具坐标系标立任务三用户坐标系标定任务四点动坐标系标立任务五零点标立任务一坐标系的分类任务导读工业机器人的作业点在空间通过坐标进行标识通过选取不同的坐标
10、系可以快速有效地对工业机器人进机器人空间位置使用坐标系来表示，在不同的场合可以使用不同的坐标系，在机器人编程和运 行过程中，需根各个坐标系的优缺点进行合理地选择。坐标系优缺点对比如表22所示。表 2 2 坐标系应用优缺点 序号 坐标系选择 优点 缺点 1 全局坐标系 操作简敢.无需设宜坐标 通常只能在简单的点位控制上，不能进行精确的轨迹 控制、作业对象位宜不能发生改变、程序不具有同类 型生产设备上的通用性、作业工具位宜不能改变。2 工具坐标系 可以实现精确的轨迹控制，作业工具 位置发生改变后，通常只需重设工具 坐标程序仍可正确运行 作业对铁位宜不能发生改变.程序不具有同类型生产 设备上的通用性
11、 3 用户坐标系 作业对象（工件）的位宜发生轻微改 动后.通常只需重设用户坐标系.程 序仍可正确运行 通常只用在简单的点位控制上.不能进行精确的轨迹 控制、作业工具位宜不能改变 4 点动坐标系 可以实现精确的轨迹控制、重设工具 坐标系后程序具有通用性 操作步骤稍多 左用户坐标系的标左点动坐标系的标泄及零点标左的方法等知识点使学生能正确地选择坐标系并对机器人进行坐标系标定学习目标知识目标掌握弧焊机器人坐标系的分类掌握工具坐标系的使用场合和标左方法掌握用户坐标系的使用理选择弧焊机器人坐标系能运用点法点法和直接输入法完成弧焊机器人工具坐标的标左能运用点法点法和直接输入法完成弧焊机器人用户坐标的标左能运用点法和直接输入法完成弧焊机器人点动坐标的标左能运用全轴零点位置标左一坐标系的分类任务二工具坐标系标立任务三用户坐标系标定任务四点动坐标系标立任务五零点标立任务一坐标系的分类任务导读工业机器人的作业点在空间通过坐标进行标识通过选取不同的坐标系可以快速有效地对工业机器人进