任务1
工业机器人坐标系设置

3.1.1 坐标系认知

坐标系是质点位置、运动方向等的参照系。在参照系中，为确定空间一点的位置，按照规定方法选取有次序的一组数据。在ABB机器人系统中定义的坐标系有四个，分别为：大地坐标系、基坐标系、工具坐标系、工件坐标系，如图3-1所示。

①大地坐标系：有助于处理多台机器人或有外轴移动的机器人在某一空间内相对位置的坐标系。

②基坐标系：定义机器人工作空间状态及位置的基础坐标系，依附于机器人底座。

③工具坐标系：定义工具的中心点和方向。

④工件坐标系：定义工件相对于大地坐标系下的位置。

3.1.2 工具坐标系定义

（1）工具坐标系概念

机器人系统对其位置的描述和控制是以机器人的工具TCP（Tool Center Point）为基准的，默认的TCP点位于机器人六轴法兰盘的中心，如图3-2左图所示。为机器人所装工具建立工具坐标系，可以将机器人的控制点转移到工具末端，方便手动操纵和编程调试，如图3-2右图所示。

（2）工具坐标系定义原理及方法

1)定义原理

①在机器人工作空间内找一个精确的固定点作为参考点；

②确定工具上的参考点；

③手动操纵机器人，至少用四种不同工具姿态，使机器人工具上的参考点尽可能与固定点刚好接触；

④通过四个位置点的位置数据，机器人可以自动计算出TCP的位置，并将TCP的位姿数据保存在tooldate（工具坐标数据）程序数据中被程序调用。

2)定义方法

定义工具坐标系的定义方法有三种，分别是【TCP（默认方向）】【TCP和Z】【TCP和Z、X】。三种方法的使用场合和区别如表3-1所示。

（3）工具坐标系定义过程

1)新建工具坐标系

定义工具坐标系前需新创建一个工具坐标系，相关操作步骤如表3-2所示。

2)TCP点定义

我们以常用的【TCP和Z、X】方法为例介绍定义步骤，如表3-3所示。

（4）工具坐标系准确性测试

为测试工具坐标系的准确性，可利用重定位运动检测机器人是否围绕标定完成的TCP点旋转运动，如图3-3所示，动作模式切换为重定位运动、坐标系为工具、工具坐标为新建完成的tool1。然后按下使能器使电机上电，操纵摇杆运动机器人。检测机器人是否围绕TCP点运动，如果机器人围绕TCP点运动，则TCP标定成功；如果机器人没有围绕TCP点运动，则需要重新进行标定。

3.1.3 工件坐标系定义

（1）工件坐标系概念

工件坐标系用于定义工件相对于大地坐标系或者其他坐标系的位置。机器人系统中默认的工件坐标系名称为wobj0与基坐标重合。

机器人可以用若干工件坐标系，方便用户以工件平面方向为参考手动调试。当工件位置更改后，通过重新定义该坐标系，机器人即可正常作业，不需要对机器人程序做修改。

（2）工件坐标系定义原理

工件坐标系如图3-4所示。

①手动操纵机器人，在工件表面或边缘角位置找到一点X1，作为原点。

②延伸原点X1确定一点X2作为X轴的正方向。

③在平面上确定一点Y1作为Y轴的正方向。

（3）工件坐标系定义过程

1)新建工件坐标系

新建工件坐标系操作步骤如表3-4所示。

2)工件坐标系的定义

工件坐标系的定义操作步骤如表3-5所示。

（4）工件坐标系准确性测试

为验证工件坐标系的准确性，如图3-5所示的设置，选择新创建的工件坐标系，按下使能器使电机处于开启状态，手动操纵摇杆线性运动机器人，观察机器人在工件坐标系下的移动方式。