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工业机器人的结构坐标系有哪些特点?如何应用于实际操作?

2024-10-24技术资讯 阅读 197
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1、基坐标系

定义与作用:是工业机器人控制中最基本的坐标系,也是机器人的运动参考系,它通常是由机器人末端执行器的位置和姿态决定的,其坐标原点通常位于机器人的基座中心,x 轴指向机器人末端执行器的前进方向,y 轴指向机器人的左侧,z 轴指向机器人的上方,通过基坐标系,机器人可以准确定位和控制自身的运动轨迹。

特点:是其他坐标系的基础,为机器人提供了在空间中的绝对位置参考。

2、工具坐标系

定义与建立:相对于机器人末端执行器的一个坐标系,描述了机器人末端执行器上安装的工具或夹具在运动过程中的位置和姿态,建立需要考虑工具的重心位置、姿态等因素,通过工具坐标系,机器人可以准确地控制工具在工作空间中的位置和姿态,可采用六点法(TCP 和 Z、X 的方法)进行标定。

工业机器人的结构坐标系有哪些特点?如何应用于实际操作?

特点:使机器人能够根据工具的实际位置和姿态进行精确操作,方便对不同工具的使用和管理,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,比如焊接时将坐标系转换为工具坐标系,可以让工具保持和目标点平行,沿着工具坐标系直线向下很容易将法兰装入目标点。

3、工件坐标系

定义与建立:也叫用户坐标系,是用户自己定义的坐标系,工件坐标系必须定义于两个框架:用户框架(与大地基座相关)和工件框架(与用户框架相关),可以拥有多个工件坐标系,表示不同工件或者同一工件在不同位置的若干副本,采用三点法标定,通过坐标原点和 X 轴正方向、Y 轴正方向三个点进行标定。

特点:为批量生产过程中的工件路径规划和位置发生变化时工件的表面路径规划提供便利,例如在一个倾斜的平面上进行绘图,只需将工件坐标系标定在一个斜面上,机器人末端执行器的工作平面就是斜面;对于重复性工作,只需重新定义工件坐标系并进行偏移量的计算,就可以实现相同工件的表面处理等。

4、世界坐标系

定义与作用:在工业机器人操作的整个工作空间中建立的一个固定坐标系,通常是由工作空间的边界和环境参考物所确定的,是全局性的坐标系。

特点:作为所有其他坐标系的基准,用于描述机器人在工作空间中的绝对位置和姿态。

5、关节坐标系

定义与作用:设置在机器人关节中的坐标系,是每个轴相对于其原点位置的绝对角度。

特点:主要用于描述机器人各个关节的运动状态,是机器人运动学分析的基础。

6、用户自定义坐标系

定义与作用:用户可以根据自己的需求自定义的坐标系,用于特定的操作场景。

特点:灵活性高,能够满足不同用户在不同应用场景下的特定需求。

以下是这些坐标系在实际操作中的应用:

1、基坐标系:在机器人初始安装和调试时,需要确定机器人在基坐标系中的位置,以便后续的运动控制和编程,在机器人运行过程中,基坐标系用于实时监测机器人的位置和姿态,确保机器人按照预定的轨迹运动。

2、工具坐标系:在进行不同的作业任务时,如焊接、喷涂、搬运等,需要根据所使用的工具建立相应的工具坐标系,在焊接作业中,将工具坐标系设置为焊枪的顶点,可以使机器人根据焊枪的实际位置和姿态进行精确的焊接操作。

3、工件坐标系:在生产线上,当需要对不同的工件进行相同的加工操作时,可以通过建立不同的工件坐标系来实现,在喷漆工艺中,将工件坐标系标定在一个斜面上,机器人末端执行器就会沿着斜面的角度进行移动,方便地进行喷漆作业,如果工件的位置发生了改变,只需要重新定义工件坐标系并计算出偏移量,就可以继续使用原来的程序进行加工。

4、世界坐标系:在进行多台机器人协同作业或者机器人与其他设备配合工作时,需要使用世界坐标系来统一各设备的位置和姿态,在一个自动化生产线中,多台机器人需要协同完成一个产品的组装过程,此时就需要使用世界坐标系来确定每台机器人在生产线中的位置和相互关系。

5、关节坐标系:在机器人的运动控制中,控制器会根据关节坐标系中的各个关节角度来计算机器人末端执行器的位置和姿态,通过对关节坐标系的控制,可以实现机器人的各种复杂运动。

6、用户自定义坐标系:在一些特殊的应用场景下,用户可以根据实际需求自定义坐标系,在某些特定的装配作业中,用户可以根据工件的形状和装配要求定义一个特殊的坐标系,使机器人能够更方便地进行装配操作。

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