KUKA机器人的坐标系统简介，以及坐标系设定方法

一、工业机器人坐标系统简介：

在我们工业机器人定义中，有四类坐标系，他们分别是轴坐标系、世界坐标系、工具坐标系、基座坐标系。

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1、轴坐标系

（1）机器人每个轴均可以独立的正向或者反向移动。

（2）使用6D鼠标可以使轴运动。

2、世界坐标系

（1）世界坐标系是一个固定的直角坐标系，默认为世界坐标系位于机器人底部

（2）使用6D鼠标可以使轴运动。

（3）可以通过“mouse position”菜单调整鼠标的位置，使之与操作员操作位置相符，可以通过-/+软键改变位置，每次调整45°。

示意图一

示意图二

3、工具坐标系

工具坐标系是一个直接坐标系，原点位于工具上，请参考以下示意图：

4、基座坐标系

以目标工件货工作台为基准的直角坐标系。

5、坐标系的选择

坐标系可以根据机器人提供的人机对话控制面板进行选择：

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1、为什么要零点标定

进行零点校正时，机器人各轴会移动到目标位置，这个位置称为机械零位或者叫原点；当机器人到达机械零位后，各轴当期的编码绝对位置就被保存下来；机械零位校正后，可以用直接坐标系移动机器人货运行程序，同时机器人也知道软限位的位置。

2、标定工具

标定工具一般采用千分表或者电子测量器,测量器对机器人进行标定；用电子测量器零位校正，机器人各轴会自动移动到机械零位，如果用千分表，必须在轴坐标系运动模式下手动移动各轴到机械零位。

3、零点标定横截面图

4、零点标定示意图

5、零点重新标定显示情况

6、使用电子测量标定

7、使用电子测量标定前准备工作

（1）把需要标定的轴移动到预标定位置（如下图白线位置），使用轴坐标系移动机器人各轴，每个轴的标定是独立的，从1轴开始往上标定，每个轴总是从正向往负向运动，仅仅是在T1（手动慢速）模式下。

（2）摘掉标定单元保护盖，接上电子测量器并连接上信号线（另一端连接到机器人底座上的连接盒接口X32上）。

9、标定菜单

10、精确定位菜单

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1、工具设定

当我们进行工具设定时，这个工具就会收到一个用户定义直角坐标系，它的原点就被用户定义在一个指定的位置。

（1）工具设定以后即给工具连续运动、旋转、方向、运动方向等，提供了原点参考。

（2）工具坐标系设定的目的就是让工具可以沿着TCP旋转。

（3）这个TCP可以围绕工具任何位置旋转，而不改变TCP的位置

（4）机器人可以沿着工具方向做直线运动

（5）当培训支架与机器人世界坐标系不一致时，为了取出里面的木块，当使用世界坐标系时，你不得不多次调整机器人动作，当定好工具后，你可以轻松的指挥机器人沿着工具方向前进。

（6）程序定义的速度是米/秒，是针对TCP在路径上的运动速度而言的。

2、TCP测量

工具标定的一般流程第一步，TCP的计算是与法兰坐标系相关的；第二步，工具坐标方向定义是从法兰坐标系中取得的。

3、工具标定的方法

TCP标定一般采用XYZ-4点法和XYZ-参考法；方向标定一般采用ABC-5D法、ABC-6D法和ABC-2点法。

（1）XYZ-4点法中，TCP会以四个不同的姿态一道参考点位置，接着TCP将根据法兰盘不同的位置和方向被计算出来。

XYZ-4点法图例

将工具以4个不同的方向移动到参考点（P1-P4），当设定最后一个点（P4）的方向，使得+Xt与-Zw的方向相同，而且工具位置（法兰盘位置）的方向必须相互且有很大的不同。

注意：接近参考点是，降低速度以防碰撞！

（2）XYZ-参考法中，TCP的数值是由与法兰盘上的一个已知点比较而得出的，未知的TCP的技术可以基于机器人法兰盘多种位置和方向以及已知点的尺寸。

XYZ-参考法图例一

XYZ-参考法图例二

XYZ-参考法图例三

3、方向测量

（1）ABC-5D法，在这个方法中，工具在工作方向上转动必须与世界坐标额Z轴平行；该标定方法用于，对工具的工作方向（工具坐标）在定位和操作有要求。例如：MIG/MAG焊接，激光或者水切割等

（2）ABC-6D法，在这个方法中，工具的定向必须与世界坐标对齐，工具坐标的各个轴必须与世界坐标的各个轴平行；该方法用于，如果在定位和操作时，对坐标的3个轴的方向有要求，例如：焊接枪和夹具等

（3）ABC-2点法，该方法用于要求工具在三个方向上定位和操作的精确方 向，例如：真空夹具等；首先将TCP（先前已经标定好）移动到一个已知的参考点。

ABC-2点法第一步：

现在TCP被移动到工具X轴负方向的一点并进行了标定，工具工作方向也是这样定义的。

BC-2点法第二步：

现在工具被移动，参考点在即将定义的工具XY平面内Y轴这个方向上。

4、激活工具

在对话菜单中输入工具编号：1-16.

5、工具负载

每个机器人的设计，都会规定机器人腕关节的额定负载，规定负载中心距 离，在机器人负载和机器人手臂上的附件负载，规定旋动惯量原理等，根据 额定负载，机器人在它整个的工作区域内以标准的加速度和速度来执行动作。

注意：

所设计的负载不能超过机器人所容许的负载，如果机器人过载，机器人的磨损会增加，这样会导致机器人过早的出现故障并缩短其寿命，而且过载将意味着机器人将不能再被安全的操作，容易发生意外。

（1）机器人负载的分配， 例如：KR16型机器人，参考下图

（2）负载中心距指定

（3）KR16型机器人标准负载图

注意：

质量惯量必须由KUKAload计算得出，将负载参数输入控制器是非常重要的。

（4）负载参数

负载参数-1为默认值，这个与机器人参数中，负载参数设计对应。

6、机器人附加负载

除了机器人腕部的负载，机器人同时也可以使用标准的动力学参数，附带装挨手臂，连接臂和旋转柱上的负载。例如：这些负载可以是焊接变压器或者带有阀岛的终端盒，KUKA机器人规定了所容许的附件负载值，我们设计附件负载时参考设计。

注意：

在设计附件负载的时候，附件负载一定不能超过规定的负载值，因为当增加腕部的容许负载时会存在让肘部松动的危险，增加容许附件负载时，通常会增加磨损和减短机器人伺服的寿命。 例举KR16型机器人：臂、连接臂、旋转轴：

（1）附加负载示意图

（1）附加负载参数设置一

负载参数-1为默认值，这个与机器人参数里设定的附加负载值向对应。

（2）附加负载餐设置二

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1、基座坐标系

在测量基座时，用户为了工作面或者工件指定个直角坐标系（基座坐标系）

2、设定基座坐标的目的

（1）能够沿着工件或者工作台边缘移动机器人基座坐标系的原点位于用户确定的一个点上。

（2）确定视校点的坐标参考基座坐标系为原点

（3）在程序模式下，避免如果基座坐标系偏移了，那么视校完的点就跟着 一起偏移。

（4）可以设定多个不同参数的基座坐标系

3、基座坐标系的设定

利用三点发设定基座坐标系

4、三点法设定基座坐标系

（1）第一步，参考工具的TCP点需移动到基座坐标系原点位置

（2）第二步，参考工具的TCP点需移动到基座坐标系X轴正方向上某个位置。

（3）第三步，参考工具的TCP点需移动到基座坐标系XOY平面中Y轴值大于0的某个位置

5、基座坐标系激活