《KEBA機器人控制系統(tǒng)基礎(chǔ)操作與編程應用》 教案6.1 工具坐標設(shè)定

深圳信息職業(yè)技術(shù)學院教案第2頁共6頁KEBA機器人控制系統(tǒng)基礎(chǔ)操作與編程應用教案學科KEBA機器人控制系統(tǒng)基礎(chǔ)操作與編程應用課題工具坐標設(shè)定教學目標及要求：本單元介紹機器人的直線運動編程。在了解了基本的運動指令和系統(tǒng)功能指令后，使用示教器進行直線運動編程，在仿真環(huán)境中查看程序運行效果。1.掌握工具坐標的作用；2.掌握一點法工具坐標的設(shè)定；教學重點：工具坐標的作用三點法工具坐標的設(shè)定教學難點：三點法工具坐標的設(shè)定實驗儀器及教具：多媒體教學平臺，KEBA工業(yè)機器人系統(tǒng)教學過程備注1.課程復習（5分鐘）2.課程內(nèi)容講解1：工具坐標的作用（10分鐘）3.課程內(nèi)容講解2：三點法工具坐標的設(shè)定（25分鐘）4.課堂練習（35分鐘）5.課堂小結(jié)（5分鐘）課后作業(yè)：續(xù)頁1.ToolTool指令的功能是為機器人設(shè)置一個新工具坐標系。通過該指令可以修改機器人末端工作點。1）工具坐標系的作用工具坐標系用于描述安裝在機器人第六軸上的工具的TCP、質(zhì)量、重心等參數(shù)數(shù)據(jù)。建立了工具坐標系后，機器人的控制點也轉(zhuǎn)移到了工具的尖端點上，這樣示教時可以利用控制點不變，方便地調(diào)整工具姿態(tài)，并可使插補運算時的軌跡更為精確。所以，不管是什么機型、用于什么用途的機器人，只要安裝的工具有個尖端，建議在示教程序前應準確地建立工具坐標系。一般，不同的機器人應用配置不同的工具，比如說弧焊機器人就是用弧焊槍作為工具，而用于搬運板材的機器人就會使用吸盤式的夾具作為工具。焊槍的工具坐標系的原點（TCP）一般設(shè)置在末端尖端（有時會設(shè)置Z軸方向偏離末端表面3～5mm），吸盤的工具坐標系的原點（TCP）一般設(shè)置在接觸面的中心，如圖6.2所示。圖6.2工具坐標系的應用2）工具坐標系的原理工具坐標系的創(chuàng)建是在工作臺上尋找一固定點，然后機器人以不同的姿態(tài)接近該點，并保證在小范圍內(nèi)精確到達該點。到達該點的誤差越小，表示設(shè)定的工具坐標系越準確。工具坐標系是一個直角（笛卡兒）坐標系，其原點在工具上。工具坐標系總是隨著工具的移動而移動。工具坐標系的創(chuàng)建是以工具參照點為原點來創(chuàng)建一個坐標系，該參照點被稱為TCP點。默認的工具坐標系的原點（工具中心點/TCP）位于機器人安裝法蘭的中心。圖6.3工具坐標系的原理3）工具坐標系的示教Tool指令為機器人的工具（抓手）設(shè)置新的位置，設(shè)置后將變更機器人的作業(yè)范圍。通過該指令可以修改機器人末端工作點，具體方法如下。①在示教器中加載一個程序，單擊程序界面底部的“新建”按鍵，選擇并設(shè)置Tool指令，然后新建一個工具坐標系t0，如圖6.4所示。圖6.4Tool指令設(shè)置②單擊“Menu”菜單按鍵→“變量管理”→“工具手示教”，進入工具手示教界面，單擊底部的“設(shè)置”按鍵開始示教工具坐標系。圖6.5工具坐標系設(shè)置③選擇未知位置的3點示教方法，找到示教物體，將機器人的TCP末端以不同的姿態(tài)示教到示教物體處，具體操作如圖6.6～圖6.9所示。圖6.6選擇3點示教法圖6.7以第一種姿態(tài)示教固定點圖6.8以第二種姿態(tài)示教固定點圖6.9以第三種姿態(tài)示教固定點④示教完成后工具坐標系t0如圖6.10所示，運行Tool（t0）指令后機器人末端位置的變化如圖6.11所示。⑤選擇位姿改變的一點（全局設(shè)置）示教法，示教坐標系的姿態(tài)，如圖6.12所示。按照圖6.13所示將工具垂直朝上，然后示教。⑥工具坐標系t0的姿態(tài)示教完成，運行Tool（t0）指令后機器人末端姿態(tài)的變化如圖6.14所示。圖6.10工具坐標系t0圖6.11機器人末端位置的變化圖6.13示教坐標系姿態(tài)圖6.14工具坐標系t0的變化2.

OriMode該指令用于設(shè)置機器人TCP姿態(tài)插補，如果程序中沒有指定姿態(tài)插補方式，系統(tǒng)默認機器人配置文件中指定的姿態(tài)插補方式。設(shè)置機器人姿態(tài)插補的方式：OriMode(ori:OriMode)OriMode指令姿態(tài)插補方式見表6.1。表6.1OriMode指令姿態(tài)插補方式CARTZ軸的初始和目標姿態(tài)定義了TCP的Z軸傾斜的平面。同時它將圍繞當前的Z軸旋轉(zhuǎn)，參考圖6.15所示優(yōu)點：姿態(tài)運動直觀缺點：可能產(chǎn)生奇點問題用法：用于處理路徑CARTCURVE對于直線運動指令，與CART插補方式相同；對于圓周運動，TCP將在一個圓柱面內(nèi)旋轉(zhuǎn)；初值和目標姿態(tài)使用CART插值來轉(zhuǎn)換，參考圖6.16所示優(yōu)點：姿態(tài)運動直觀缺點：可能產(chǎn)生奇點問題用法：目前僅用于處理圓周路徑WRISTJOINT對于初始和目標姿態(tài)，計算腕關(guān)節(jié)點；使用PTP插值在軸空間切換；笛卡兒位置在笛卡兒空間是線性插補優(yōu)點：可以快速重新定向