电子教案与课件：《工业机器人现场编程》42工具坐标系的设定.pptx

1、工具是能够直接或间接安装在机器人工具是能够直接或间接安装在机器人6轴的轴的法兰盘上，或能够装配在机器人工作范围内法兰盘上，或能够装配在机器人工作范围内固定位置上的物件。固定位置上的物件。所有工具必须用工具中心点所有工具必须用工具中心点TCP定义。定义。所有机器人在手腕处都有一个预定义的工具所有机器人在手腕处都有一个预定义的工具坐标系，该坐标系被称为坐标系，该坐标系被称为tool0(默认工具默认工具0)。tool0通常保存在控制器的硬盘或其它磁盘存通常保存在控制器的硬盘或其它磁盘存储器中。储器中。什么是工具？什么是什么是工具？什么是tool0？tool0的工具中心点的工具中心点TCP位于机器人安

2、装法兰盘的中心位于机器人安装法兰盘的中心点，与安装凸缘方向一致，如图所示。点，与安装凸缘方向一致，如图所示。一般，新工具的一般，新工具的TCP基于基于tool0的偏移定义。的偏移定义。一般机器人根据不同的用途会配置不同一般机器人根据不同的用途会配置不同的工具，例如弧焊机器人使用弧焊枪作的工具，例如弧焊机器人使用弧焊枪作为工具，而搬运机器人就会使用吸盘或为工具，而搬运机器人就会使用吸盘或机械手爪作为工具。机械手爪作为工具。工具数据（工具数据（tooldata）就是用于描述安）就是用于描述安装在机器人第六轴上的工具的装在机器人第六轴上的工具的TCP、质、质量、重心等参数的数据。量、重心等参数的数据

3、。什么是工具数据（什么是工具数据（tooldata）？）？设定工具坐标系主要是定义工具中心点。设定工具坐标系主要是定义工具中心点。为了获取精确的工具中心点位置，必须为了获取精确的工具中心点位置，必须测量机器人使用的所有工具并保存测量测量机器人使用的所有工具并保存测量数据。数据。设定工具坐标系的意义和方法设定工具坐标系的意义和方法 测量具中心点的方法如图测量具中心点的方法如图:分别沿分别沿tool0的的X、Y、Z轴，测量机器人安装法兰盘到工具轴，测量机器人安装法兰盘到工具中心点的距离，就可得到工具的测量值中心点的距离，就可得到工具的测量值X1、Y1、Z1（基于（基于tool0的偏移值）。的偏移值

4、）。坐标轴坐标轴说明说明X0tool0 的的 X轴轴Y0tool0 的的 Y轴轴Z0tool0 的的 Z轴轴X1待定义工具的待定义工具的X轴轴Y1待定义工具的待定义工具的Y轴轴Z1待定义工具的待定义工具的Z轴轴除了工具中心点，新工具还具有质量、除了工具中心点，新工具还具有质量、重心等默认数值，这些数值在工具使用重心等默认数值，这些数值在工具使用前必须进行定义。前必须进行定义。工具坐标系的设定过程可以分两步进行：工具坐标系的设定过程可以分两步进行：首先创建工具坐标系，然后对创建好的首先创建工具坐标系，然后对创建好的工具坐标系进行编辑或定义。工具坐标系进行编辑或定义。机器人控制机器人控制面板上的模

5、面板上的模式开关钥匙，式开关钥匙，选择中间的选择中间的“手动减速手动减速模式模式”。创建工具坐标系创建工具坐标系 在示教器触摸显在示教器触摸显示屏上方的状态示屏上方的状态栏中，确认机器栏中，确认机器人的状态已切换人的状态已切换为为“手动手动”。点击示教器触摸点击示教器触摸屏左上角的快捷屏左上角的快捷菜单打开菜单打开“主菜主菜单单”。选择选择“手动操手动操纵纵”。选择选择“工具坐标工具坐标”单击单击“新建新建”。建立一个的新工具坐标系，建立一个的新工具坐标系，这里建立名为这里建立名为tool1，对工具，对工具数据属性进行设定后，单击数据属性进行设定后，单击“确定确定”。新工具坐标系建立完成，在工

6、具中新工具坐标系建立完成，在工具中出现一个新的工具坐标出现一个新的工具坐标tool1。新的工具坐标建立完成，但是，此时的新的工具坐标建立完成，但是，此时的tool1内部的参数没有进行定义，还需继内部的参数没有进行定义，还需继续对其工具数据（续对其工具数据（tooldata）的）的TCP、质量、重心等参数进行定义。质量、重心等参数进行定义。新的工具坐标系创建完成后，就需要定新的工具坐标系创建完成后，就需要定义工具坐标系，通常有两种方法：编辑义工具坐标系，通常有两种方法：编辑工具定义和预定义法。以下就分别讲解工具定义和预定义法。以下就分别讲解这两种创建工具坐标系的方法。这两种创建工具坐标系的方法。

7、定义工具坐标系定义工具坐标系要采用要采用“编辑编辑”工具的方法定义工具坐工具的方法定义工具坐标系，需要已知工具的偏移值标系，需要已知工具的偏移值X1、Y1、Z1，则这些数值可以直接输入新的工具，则这些数值可以直接输入新的工具坐标，同时还要输入工具的质量坐标，同时还要输入工具的质量mass和和重心位置数据。重心位置数据。“编辑编辑”定义工具坐标系定义工具坐标系例：机器人所装工具为搬运物料块的真空吸盘，例：机器人所装工具为搬运物料块的真空吸盘，如图所示。如图所示。参数参数数值数值参数参数数值数值参数参数数值数值robotholdTRUErotmass1transQ11cogX60Q20X0Y0Q3

8、0Y0Z80Q40Z10“手动操纵手动操纵-工具坐标工具坐标”中选中中选中“tool1”。单击单击“编辑编辑”，在展开的菜单中选择，在展开的菜单中选择“更改值更改值”。对于此真空吸盘的工具数据的定义，具体的操作步骤如下：对于此真空吸盘的工具数据的定义，具体的操作步骤如下：步骤步骤2也可以是选择也可以是选择“更改声明更改声明”进入数据声明，选择进入数据声明，选择“初初始值始值”，或者是在新建工具数据时，选择，或者是在新建工具数据时，选择“初始值初始值”。在打开的页面中，设定工具的工具中心点偏移值在打开的页面中，设定工具的工具中心点偏移值X1、Y1、Z1、质量、质量mass和重心位置。和重心位置。

9、单击单击“确定确定”，工具坐标系的建立完成。，工具坐标系的建立完成。预定义法又称示教法，为便于定位这种方法适用于工具末端预定义法又称示教法，为便于定位这种方法适用于工具末端为一个点的工具这个点也是工具的为一个点的工具这个点也是工具的TCP点，如焊枪、笔形工点，如焊枪、笔形工具等。具等。TCP 的设定原理如下：的设定原理如下：1）首先在机器人工作范围内找一个非常精确的固定点作为参）首先在机器人工作范围内找一个非常精确的固定点作为参考点。考点。2）然后在工具上确定一个参考点（通常是工具的中心）然后在工具上确定一个参考点（通常是工具的中心TCP点）。点）。3）手动操纵机器人（方法参阅本书第）手动操纵

10、机器人（方法参阅本书第5章节），去移动工具章节），去移动工具上的参考点，以四种或以上不同的机器人姿态，尽可能与固上的参考点，以四种或以上不同的机器人姿态，尽可能与固定点刚好碰上。定点刚好碰上。4）机器人通过这多个位置点的位置数据计算求得）机器人通过这多个位置点的位置数据计算求得TCP的数据，的数据，然后然后TCP的数据就保存在的数据就保存在tooldata这个程序数据中，能被程这个程序数据中，能被程序进行调用。序进行调用。预定义法（定义工具框）预定义法（定义工具框）TCP的设定除了取的设定除了取4个点，还可以取个点，还可以取5点点和和6点，取点数量的区别见表点，取点数量的区别见表:取点数量取点

11、数量特点特点4 点法点法不改变不改变 tool0 的坐标方向。的坐标方向。5 点法点法改变改变 tool0 的的 Z 方向。方向。6 点法点法改变改变 tool0 的的 X 和和 Z 方向（在焊方向（在焊接应用最为常用）。接应用最为常用）。一般来说，为了获得更准确的一般来说，为了获得更准确的 TCP，多使用，多使用“六六点法点法”进行操作：使用摇杆使工具参考点靠上固进行操作：使用摇杆使工具参考点靠上固定点，变换姿态选取前定点，变换姿态选取前3点（这点（这3个点的姿态相差个点的姿态相差尽量大些，这样有利于尽量大些，这样有利于 TCP 精度的提高）。精度的提高）。第第4点为垂直点（工具的参考点垂直

12、于固定点），点为垂直点（工具的参考点垂直于固定点），第第5点为点为X延伸点（工具参考点从固定点向将要设延伸点（工具参考点从固定点向将要设定为定为 TCP的的X方向移动），第方向移动），第6点为点为X延伸点（工延伸点（工具参考点从固定点向将要设定为具参考点从固定点向将要设定为TCP的的Z方向移方向移动）。动）。例：机器人所装工具为笔形几何体工具例：机器人所装工具为笔形几何体工具Spintectool，如图所示。如图所示。参数参数数值数值robotholdTRUEmass1cogX0Y0Z1对于笔形几何体工具对于笔形几何体工具Spintectool的工具数据的工具数据采用采用“六点法六点法”定义，

13、具体的操作步骤如下定义，具体的操作步骤如下:“手动操纵手动操纵-工具坐标工具坐标”中新建中新建“tool2”，并选中。，并选中。单击单击“编辑编辑”，在展开的菜单中选择，在展开的菜单中选择“定义定义”。选择选择“TCP和和Z，X”，使用，使用6点法设定点法设定TCP。选择合适的手动操纵模式。选择合适的手动操纵模式。轻按使能器按钮，操纵摇杆使工具参考点靠上固定点，作为第一个点。轻按使能器按钮，操纵摇杆使工具参考点靠上固定点，作为第一个点。单击单击“修改位置修改位置”，将点，将点1位置记录下来。位置记录下来。变换工具参考点姿态，再靠上固定点，重复步骤变换工具参考点姿态，再靠上固定点，重复步骤4）。

14、依次修改）。依次修改点点2点点4位置。其中第位置。其中第4点为垂直点，既需要将工具参考点垂直点为垂直点，既需要将工具参考点垂直于固定点。于固定点。工具参考点以点工具参考点以点4的姿态从固定点向的姿态从固定点向+X方向移动，方向移动，单击单击“修改位置修改位置”，将延伸器点，将延伸器点X位置记录下来。位置记录下来。工具参考点以点工具参考点以点4的姿态从固定点移动到的姿态从固定点移动到工具工具TCP的的Z方向。方向。单击单击“修改位置修改位置”，将延伸器点，将延伸器点Z位置记录下来。位置记录下来。单击单击“确定确定”完成设定。完成设定。对误差进行确认，越小越好，同时也需要对误差进行确认，越小越好，

15、同时也需要实际验证查看效果。实际验证查看效果。选中选中tool2。单击单击“编辑编辑”，在展开的菜单中选择，在展开的菜单中选择“更改值更改值”。重复编辑重复编辑“工具工具”定义工具坐标系的步骤定义工具坐标系的步骤2，设定工具的，设定工具的质量质量mass和重心位置数据。工具坐标系建立完成。和重心位置数据。工具坐标系建立完成。此页显示的内容就是此页显示的内容就是TCP定义时生成的数据。定义时生成的数据。“手动操纵手动操纵-工具坐标工具坐标”中选中中选中“tool2”。单击单击“确定确定”工具坐标系设定效果确认工具坐标系设定效果确认动作模式选定为动作模式选定为“重定位重定位”。坐标系统选定为坐标系统选定为“工具工具”使用摇杆将工具参考点靠上固定点。使用摇杆将工具参考点靠上固定点。在重定位模式下手动操纵机器人，如果在重定位模式下手动操纵机器人，如果TCP设定精确的话，可以设定精确的话，可以看到工具参考点与固定点始终保持接触，而机器人会根据重定位看到工具参考点与固定点始终保持接触，而机器人会根据重定位操作改变姿态。操作改变姿态。