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工业机器人的坐标系包括哪些?如何理解坐标系的运用?

2025-03-30技术资讯 阅读 28
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  1. 关节坐标系

    设定在机器人关节中的坐标系,是每个轴相对其原点位置的绝对角度,对于六轴机器人,关节坐标系共6轴,分别为J1-J6,即机器人本体的第1-6轴,使用关节坐标系时移动的是机器人每根关节轴,每个关节都有其特定的运动范围和限制,通过控制各关节的角度和速度,可以实现机器人的各种动作。

  2. 直角坐标系

    以机器人安装基座为基准,由X、Y、Z三个相互垂直的轴构成的直角坐标系,机器人的位置和姿态可以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轴周围的工具侧的直角坐标系的回转角w、p、r予以定义,这种坐标系符合人们日常生活中的空间认知,直观易懂,常用于简单的直线运动和定位任务。

  3. 工具坐标系

    工业机器人的坐标系包括哪些?如何理解坐标系的运用?

    建立在机器人工具上的参考坐标系,用来确定工具在空间中的位置和姿态,当机器人执行操作时,工具坐标系会随着机器人的运动而改变,但相对于机器人末端执行器的位置是固定的,通过工具坐标系,可以方便地描述工具的工作位置和姿态,实现对工具的精确控制,在进行焊接、喷涂等作业时,需要根据工具坐标系来确定工具与工件之间的相对位置和姿态,以保证作业质量。

  4. 工件坐标系

    用来确定工件的位姿,它由工件原点与坐标方位组成,工件坐标系可采用三点法确定:点X1与点X2连线组成X轴,通过点Y1向X轴作的垂直线为Y轴,Z轴方向以右手定则确定,工件坐标系的原点通常选择在工件的关键特征点或加工基准上,以便准确地描述工件的位置和姿态,在进行工件的加工、装配等操作时,使用工件坐标系可以使编程更加方便,提高操作的准确性和效率。

  5. 用户坐标系

    根据具体应用需求而设定的坐标系,可以方便用户在不同的工作场景下进行编程和操作,用户坐标系的定义方式较为灵活,可以根据具体的任务和工作环境进行调整,在一些复杂的生产线中,可能需要根据不同的工位和工序设置多个用户坐标系,以满足不同的操作要求。

  6. 世界坐标系

    是在机器人工作空间中设定的一个绝对坐标系,用于描述整个工作空间内各个物体的位置和姿态,其他坐标系通常是在世界坐标系的基础上建立起来的,并且可以通过坐标变换与世界坐标系进行相互转换,世界坐标系为机器人的运动和操作提供了一个统一的参考框架,使得不同坐标系之间的数据能够进行比较和分析。

如何理解坐标系的运用

  1. 运动规划和控制

    通过对不同坐标系的运用,可以精确地规划机器人的运动轨迹和姿态变化,在关节坐标系下,可以直接控制每个关节的旋转角度和速度,实现机器人的复杂动作;在直角坐标系下,则可以方便地控制机器人在三维空间中的直线运动和定位。

  2. 编程和操作便利性

    不同的坐标系适用于不同的编程和操作场景,在使用工具坐标系时,可以将工具的位置和姿态作为编程的参考点,简化编程过程;在使用工件坐标系时,可以更好地描述工件的位置和姿态,方便进行工件的加工和装配等操作。

  3. 多机协作

    在多台机器人协同工作的场景中,世界坐标系可以提供一个统一的参考框架,使得不同机器人之间的运动和操作能够协调一致,通过将各个机器人的坐标系转换到世界坐标系下,可以实现多机之间的精确配合和同步运动。

工业机器人的多种坐标系各自具有独特的作用,它们相互配合,共同实现了对工业机器人的精准控制、高效编程以及灵活适应不同工作任务和环境的需求。

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