工业机器人坐标系详解
工业机器人的五个核心坐标系是空间位置和姿态的数学基础,可视为一套从宏观到微观的定位系统。
五大坐标系详解
1. 世界坐标系
- 定义:固定不变的绝对坐标系,通常定义在整个工作站(如房间)的某个角落。
- 用途:描述房间里所有东西的绝对位置,如机器人、传送带、工件的位置。
- 理解:相当于房间的经纬度或墙角,无论怎么移动,该点位置固定。
2. 机器人足部坐标系
- 定义:位于机器人安装底座正下方的坐标系,通常 Z 轴垂直向上。
- 用途:安装时校准到世界坐标系。若机器人移动,其相对于世界坐标系的数值变化,但足部相对于机器人本身固定。
- 理解:相当于站立的那块地。
3. 基坐标系
- 定义:位于机器人第一轴(腰部)的安装基座上,是机器人内部的零点。
- 用途:机器人自身的原点。'回零'即回到机械确定的姿态,运动学解算基于此开始。
- 理解:相当于肩膀根部,是手臂所有运动的起点。
4. 法兰坐标系
- 定义:位于机器人第六轴(最后一个轴)末端的法兰盘中心。
- 用途:机器人手臂的末端,也是安装工具(焊枪、抓手)的地方。
- 理解:相当于手腕关节。
5. 工具坐标系
- 定义:定义在工具的有效工作点上,如焊丝端点、吸盘中心、夹爪中心。
- 用途:真正关心的操作点。编程时告诉机器人让工具坐标系的这个点移动到工件的点。
- 理解:相当于手里握着的一支笔的笔尖。
实际应用场景:抓取杯子
假设在一个 3m*3m 的工作范围内,机器人安装在中间,桌面上有十个杯子,需要实现抓取。
第一步:坐标系设定
- 建立'桌面'基坐标:在桌子表面建立一个用户基坐标系。使用三点法定义:
- 选一个点作为原点
(X0, Y0, Z0)。 - 沿桌面边缘选一个点确定 X 轴正方向。
- 在桌面上选一个点确定 XY 平面。
- 命名为
BASE_DATA[10]。
- 选一个点作为原点
- 测量'抓手'工具坐标:在示教器上切换至工具坐标测量程序。手动移动机器人,让抓手中心从四个不同方向触碰工作空间里的一个固定尖点,记录数据并保存为
TOOL_DATA[1]。
第二步:实现抓取过程
- 手动示教第一个杯子:
- 切换到 T1(手动慢速)模式。
- 指定本次运动使用的坐标系:
$BASE = BASE_DATA[10] $TOOL = TOOL_DATA[1] - 手动操作机器人,让抓手中心精确对准第一个杯子中心,记录点
PICK1。
- 编写程序循环抓取:
- 移动到安全点。
- 使用
LIN PICK1指令,让 TCP 垂直下降到杯子位置。


