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科普 | 一文了解工業(yè)機器人的軸與坐標系

隨著社會進步、科技發(fā)展，工業(yè)機器人的應(yīng)用也越來越普遍。由于其種類眾多、運動軸與坐標系也很多，確定起來容易出錯，對于新手尤其如此。本文主要介紹了工業(yè)機器人運動軸的命名、坐標系的確定原則及其常用種類，小編和您一起來了解一下。


【工業(yè)機器人的運動軸】

工業(yè)生產(chǎn)中的機器人，一般需要配備除了自身性能特點的外圍設(shè)備，如翻轉(zhuǎn)變位機、回轉(zhuǎn)工作平臺、水平移動平臺等。這些外圍設(shè)備的運動和位置控制都需要與工業(yè)機器人相配合并要求相應(yīng)精度。通常機器人運動軸按其功能可劃分為機器人軸、基座軸和工裝軸，基座軸和工裝軸統(tǒng)稱外部軸。

● 機器人軸：是指機器人本體的軸，目前商用的工業(yè)機器人大多以6軸為主。
● 基座軸：是使機器人移動軸的總稱，主要指行走軸（ 移動滑臺或?qū)к墸?br /> ● 工裝軸：是除機器人軸、基座軸以外軸的總稱，指使工件、工裝夾具翻轉(zhuǎn)和回轉(zhuǎn)的軸，如回轉(zhuǎn)臺、翻轉(zhuǎn)臺等。

實際生產(chǎn)中常用的是6關(guān)節(jié)工業(yè)機器人，該操作機有6個可活動的關(guān)節(jié)（軸）。下圖為常見工業(yè)機器人本體運動軸的定義，值得注意的是，不同的工業(yè)機器人本體運動軸的定義也不同。用于保證末端執(zhí)行器達到工作空間任意位置的軸稱為基本軸或主軸；用于實現(xiàn)末端執(zhí)行器任意空間姿態(tài)的軸，稱為腕部軸或次軸。

【如何理解工業(yè)機器人坐標系？】

機器人程序中所有點的位置都和坐標系關(guān)聯(lián)，同時這個坐標系也可能和另一個坐標系關(guān)聯(lián)。
機器人的各種坐標系都由正交的右手定則來決定，如下圖所示：

● 當圍繞平行于X 、Y 、 Z 軸線的各軸旋轉(zhuǎn)時，分別定義為C 、B 、A 。
● C 、B 、A 的正方向分別是X 、Y 、Z 正方向上右手螺旋前進的方向。

那么常用的坐標系有哪些呢？常用的坐標系包括：絕對坐標系、機座坐標系、機械接口坐標系和工具坐標系。

  >>>> 絕對坐標系>>>>>  

絕對坐標系（也稱大地坐標系）與機器人的運動無關(guān)，以地球為參照系的固定坐標系（見下圖左），符號為O 0、X 0、Y 0、Z 0。原點O 0、+X 0軸由用戶根據(jù)需要來確定；+Z 0軸與重力加速度的矢量共線，但方向相反。

  >>>> 基座坐標系>>>>>  
機座坐標系是以機器人機座安裝平面為參照系的坐標系，符號為O 1、X 1、Y 1、Z 1（見上圖右）。原點O 1由機器人制造廠規(guī)定；+Z 1軸垂直于機器人機座安裝面，指向機器人機體；X1軸方向由原點指向機器人工作空間中心點。

  >>>> 用戶坐標系>>>>>  
機器人可以和不同的工作臺或夾具配合工作， 在每個工作臺上建立一個用戶坐標系。機器人大部分采用示教編程的方式，步驟繁瑣，對于相同工件，若放置在不同工作臺進行操作，不必重新編程，只需相應(yīng)地變換到當前用戶坐標系下。用戶坐標系在基坐標系或者世界坐標系下建立。

  >>>> 機械接口坐標系>>>>>  
機械接口坐標系是以機械接口為參照系，符號為O m、X m、Y m、Z m（見上圖右）。原點O m是機械接口的中心；+Z m軸的方向垂直于機械接口中心，并由此指向末端執(zhí)行器；+X m軸由機械接口平面和X 1、Z 1平面的交線來定義，同時機器人的主、副關(guān)節(jié)軸處于運動范圍的中間位置。當機器人構(gòu)造不能實現(xiàn)此約定時，應(yīng)由制造廠規(guī)定主關(guān)節(jié)軸位置。+X m軸的指向遠離Z 1軸。

  >>>> 工具坐標系>>>>>  
工具坐標系以安裝在機械接口上的末端執(zhí)行器為參照系，符號為O t、X t、Y t、Z t（見下圖）。原點O t是工具中心點（TCP）；+Zt軸與工具有關(guān)，通常是工具指向；在平板式夾爪型夾持器夾持時，+Y t是手指運動平面的方向。

 

【總結(jié)】

由于工業(yè)機器人品種眾多，每種工業(yè)機器人的坐標系也很多，其命名、確定方式雖然有標準，但是有的生產(chǎn)廠家又不按標準執(zhí)行， 各有各的叫法。在實際生產(chǎn)應(yīng)用時就顯得混亂麻煩。本文主要介紹了工業(yè)機器人坐標軸命名與常用坐標系的確定，以期對使用者有所幫助。
 

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