章節目錄3.1機器人運動軸與坐標系3.1.1機器人運動軸的名稱3.1.2機器人坐標系的種類3.2認識和使用示教器思考練習學習目標導入案例擴展與提高課堂認知3.3機器人安全操作規程3.3.1示教和手動機器人時3.3.2再現和生產運行時3.4手動移動機器人3.4.1移動方式返回3.4.2典型坐標系下的手動操作目錄1/34本章小結目前一頁\總數三十五頁\編于五點課前回顧所處位置————工業機器人主要由哪幾部分組成？如何判別工業機器人的點位運動和連續路徑運動？【課前回顧】返回目錄2/34目前二頁\總數三十五頁\編于五點學習目標所處位置————了解工業機器人的安全操能夠熟練進行機器人坐標作規程【系和運動軸的選擇學

熟悉示教器的按鍵及使用習能夠使用示教器熟練操作功能目機器人實現點動和連續移標

掌握機器人運動軸與坐標】動系掌握手動移動機器人的流程和方法返回目錄3/34認知目標能力目標目前三頁\總數三十五頁\編于五點導入案例所處UniversalRobots公司推出革命性的新型工業機器人位置————UR5機器人自重很輕（僅18.4kg），可以方【便地在生產場地移動，而且不需要繁瑣的安裝與導入設置就可以迅速地融入到生產線中，與員工交互案例】合作。編程過程可通過教學編程模式實現，用戶可以扶住UR機械臂，手動引導機械臂，按所需的路徑及移動模式運行機械臂一次，UR機器人就能自動記住移動路徑和模式。機器人通過一套獨特的、友好的圖形用戶界面操作，在觸摸屏幕上，有一系列范圍廣泛的功能讓用戶選擇。任何重復性的生產過程，都能夠使用它并從中受益。返回目錄4/34目前四頁\總數三十五頁\編于五點3.1機器人運動軸與坐標系3.1.1機器人運動軸的名稱所處位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，基座軸和置工裝軸統稱外部軸。————機器人軸【機器人操作機（本體）的軸，屬課于機器人本身。堂認知】基座軸工裝軸機器人軸和基座軸以外的軸，指機器人整體移動的軸，如行走軸使工裝夾具翻轉和回轉的軸。（滑移平臺或導軌）。返回機器人系統中個運動軸的定義目錄5/34目前五頁\總數三十五頁\編于五點3.1機器人運動軸與坐標系3.1.1機器人運動軸的名稱所處位A5軸5置A4————軸4A6A3軸3軸6【課堂認知】A2軸2A1軸1ABB機器人KUKA機器人典型機器人操作機各運動軸A1、A2和A3三軸（軸1、軸2和軸3）稱為基本軸或主軸，用以保證末端執行器達到工作空間的任意位置。返回A4、A5和A6三軸（軸4、軸5和軸6）稱為腕部軸或次軸，用以

目錄實現末端執行器的任意空間姿態。6/34目前六頁\總數三十五頁\編于五點3.1機器人運動軸與坐標系3.1.2機器人坐標系的種類所目前，大部分商用工業機器人系統中，均可使用關節坐標系、直角坐標系、處位工具坐標系和用戶坐標系，而工具坐標系和用戶坐標系同屬于直角坐標系范疇。置————【關節坐標系課堂認知機器人坐工具坐標系】標系種類直角坐標系用戶坐標系TCP為機器人系統控制點，出廠是默認位于最后一個運動軸或安裝法蘭的返回目錄中心，安裝工具后TCP點將發生改變。7/34目前七頁\總數三十五頁\編于五點3.1機器人運動軸與坐標系3.1.2機器人坐標系的種類所(1)關節坐標系在關節坐標系下，機器人各軸均可實現單獨正向或反向運動。處對大范圍運動，且不要求TCP姿態的，可選擇關節坐標系。位置————軸名稱軸類型動作說明動作圖示ABBFANUCYASKAWAKUKA【本體課軸1S軸J1A1左右回轉堂認知主軸大臂軸2L軸J2A2】（基本軸）上下運動小臂軸3U軸J3A3前后運動手腕軸4R軸J4A4回旋運動次軸手腕軸5B軸J5A5彎曲運動（腕部軸）返回手腕目錄軸6T軸J6A6扭曲運動8/34目前八頁\總數三十五頁\編于五點3.1機器人運動軸與坐標系3.1.2機器人坐標系的種類所(2)直角坐標系（世界坐標系、大地坐標系）機器人示教與編程時經常使用處位的坐標系之一，原點定義在機器人安裝面與第一轉動軸的交點處，X軸向前，Z置————軸向上，Y軸按右手法則確定。【課堂認知】ZXY直角坐標系原點返回目錄9/34目前九頁\總數三十五頁\編于五點3.1機器人運動軸與坐標系3.1.2機器人坐標系的種類所直角坐標系下的各軸動作處位軸動作軸動作置軸類型動作圖示軸類型動作圖示名稱說明名稱說明————【課沿X軸平X軸U軸繞Z軸旋轉堂行移動認知】主軸次軸沿Y軸平Y軸V軸繞Y軸旋轉（基本軸（腕部行移動）軸）繞末端工沿Z軸平行Z軸W軸具所指方移動向旋轉返回目錄10/34目前十頁\總數三十五頁\編于五點3.1機器人運動軸與坐標系3.1.2機器人坐標系的種類所(3)工具坐標系原點定義在TCP點，并且假定工具的有效方向為X軸（有些機器處位人廠商將工具的有效方向定義為Z軸），而Y軸、Z軸由右手法則確定。在進行相置————對于工件不改變工具姿態的平移操作時選用該坐標系最為適宜。【課堂認知】YXZ返回工具坐標系原點目錄11/34目前十一頁\總數三十五頁\編于五點3.1機器人運動軸與坐標系3.1.2機器人坐標系的種類工具坐標系下的各軸動作所處軸動作軸動作位軸類型動作圖示軸類型動作圖示置名稱說明名稱說明————沿X軸平【X軸Rx軸繞X軸旋轉課行移動堂認知】主軸次軸沿Y軸平Y軸Ry軸繞Y軸旋轉（基（腕行移動本軸）部軸）沿Z軸平行Z軸Rz軸繞Z軸旋轉移動返回目錄12/34目前十二頁\總數三十五頁\編于五點3.1機器人運動軸與坐標系3.1.2機器人坐標系的種類所處(4)用戶坐標系可根據需要定義用戶坐標系。當機器人配備多個工作臺時，選位擇用戶坐標系可使操作更為簡單。在用戶坐標系中，TCP點將沿用戶自定義的坐置————標軸方向運動。【課堂Z認知】YX用戶坐標系原點返回目錄13/34目前十三頁\總數三十五頁\編于五點3.1機器人運動軸與坐標系3.1.2機器人坐標系的種類用戶坐標系下的各軸動作所處位軸動作軸動作置軸類型動作圖示軸類型動作圖示名稱說明名稱說明————【課沿X軸平X軸Rx軸繞X軸旋轉堂行移動認知】主軸次軸沿Y軸平Y軸Ry軸繞Y軸旋轉（基（腕行移動本軸）部軸）沿Z軸平行Z軸Rz軸繞Z軸旋轉移動返回目錄14/34目前十四頁\總數三十五頁\編于五點3.1機器人運動軸與坐標系不同的機器人坐標系功能等同，即機器人在關節坐標系下完成的動所處作，同樣可在直角坐標系下實現。位提示

機器人在關節坐標系下的動作是單軸運動，而在直角坐標系下則是置————多軸聯動。除關節坐標系以外，其他坐標系均可實現控制點不變動作（只改變工具姿態而不改變TCP位置）在進行機器人TCP標定時【經常用到。課堂認知】動作后動作中動作前動作前動作中動作后關節坐標系下的單軸運動直角坐標系下的多軸協調運動返回目錄15/34目前十五頁\總數三十五頁\編于五點3.2認識和使用示教器所處位置————【課堂KUKAsmartPADABBFlexPendant認知】YASKAWADX100FANUCiPendant返回目錄工業機器人行業四巨頭的最新示教器產品16/34目前十六頁\總數三十五頁\編于五點3.2認識和使用示教器示教器主要由顯示屏和各種操作按鍵組成，顯示屏主要有4個顯示區組成。所處位置

菜單顯示區————顯示操作屏主菜單和子菜單。

通用顯示區在通用顯示區，可對作業程序、特性文件、各種設定進行顯【課示和編輯。堂認知狀態顯示區顯示系統當前狀態，如動作坐標系、機器人移動速度等。顯】示的信息根據控制柜的模式（示教或再現）不同而改變。人機對話顯示區在機器人示教或自動運行過程中，顯示功能圖標以及系統錯誤信息等。返回目錄17/34目前十七頁\總數三十五頁\編于五點3.2認識和使用示教器示教器按鍵設置主要包括【急停鍵】、【安全開關】、【坐標選擇鍵】、【軸操作鍵】/【Jog鍵】、【速度鍵】、【光標鍵】、【功能鍵】、【模式旋鈕】所處等。位置序號按鍵名稱按鍵功能————通過切斷伺服電源立刻停止機器人和外部軸操作。急停鍵一旦按下，開關保持緊急停止狀態；順時針方向旋轉解除緊急停止狀態【1課。堂在操作時確保操作者的安全。認只有安全開關被按到適中位置，伺服電源才能，機器人方可動作。安全開關知2】一旦松開或按緊，切斷伺服電源，機器人立即停止運動。手動操作時，機器人的動作坐標選擇鍵。可在關節、直角、工具和用戶等常見坐標系中選擇。坐標選擇鍵3此鍵每按一次，坐標系變化一次。對機器人各軸進行操作的鍵。只有按住軸操作鍵，機器人才可動作。軸操作鍵4可以按住兩個或更多的鍵，操作多個軸。速度鍵手動操作時，用這些鍵來調整機器人的運動速度。5光標鍵使用這些鍵在屏幕上按一定的方向移動光標。6功能鍵使用這些鍵可根據屏幕顯示執行指定的功能和操作。7返回選擇機器人控制柜的模式（示教模式、再現/自動模式、遠程/遙控模式等目錄模式旋鈕8）。18/34目前十八頁\總數三十五頁\編于五點3.3機器人安全操作規程3.3.1示教和手動機器人時所處位1）禁止用力搖晃機械臂及在機械臂上懸掛重物。置————2）示教時請勿戴手套。穿戴和使用規定的工作服、安全鞋、安全帽、保護用具等3）未經許可不能擅自進入機器人工作區域。調試人員進入機器人工作區域時，需【隨身攜帶示教器，以防他人誤操作。課堂4）示教前，需仔細確認示教器的安全保護裝置是否能夠正確工作，如【急停鍵】、認【安全開關】等。知】5）在手動操作機器人時要采用較低的倍率速度以增加對機器人的控制機會。6）在按下示教器上的【軸操作鍵】之前要考慮到機器人的運動趨勢。7）要預先考慮好避讓機器人的運動軌跡，并確認該路徑不受干涉。8）在察覺到有危險時，立即按下【急停鍵】，停止機器人運轉。返回目錄19/34目前十九頁\總數三十五頁\編于五點3.3機器人安全操作規程3.3.2再現和生產運行時所處1）機器人處于自動模式時，嚴禁進入機器人本體動作范圍內。位置————2）在運行作業程序前，須知道機器人根據所編程序將要執行的全部任務。3）使用由其他系統編制的作業程序時，要先跟蹤一遍確認動作，之后再使用該程序。【課堂4）須知道所有會左右機器人移動的開關、傳感器和控制信號的位置和狀態。認知】5）必須知道機器人控制器和外圍控制設備上的【急停鍵】的位置，準備在緊急情況下按下這些按鈕。6）永遠不要認為機器人沒有移動，其程序就已經完成，此時機器人很可能是在等待讓它繼續移動的輸入信號。返回目錄20/34目前二十頁\總數三十五頁\編于五點3.4手動移動機器人3.4.1移動方式所處位(1)點動置————點動機器人就是點按/微動【軸操作鍵】來移動機器人手臂的方式。每點按或微動【軸操作鍵】一次機器人移動一段距離。點動機器人主要用在示教時離目標位置較近的場合。【課堂認知】返回目錄點動機器人21/34目前二十一頁\總數三十五頁\編于五點3.4手動移動機器人3.4.1移動方式所處位(2)連續移動置————連續移動機器人則是長按/撥動【軸操作鍵】來移動機器人手臂的方式。連續

移動機器人主要用在示教時離目標位置較遠的場合。【課堂認知】返回連續移動機器人目錄22/34目前二十二頁\總數三十五頁\編于五點3.4手動移動機器人3.4.2典型坐標系下的手動操作所處(1)關節坐標系位置關鍵步驟：系統上電開機→A工位機器人手動示教→選擇關節坐標系→移動————機器人到B工位/旋轉回轉機→B工位機器人手動示教。【課堂認知】工位B工位B工位A工位A雙工位操作雙工位+變位機操作

機器人外部軸的運動控制，只能在關節坐標系下進行。返回提示目錄23/34目前二十三頁\總數三十五頁\編于五點3.4手動移動機器人3.4.2典型坐標系下的手動操作所處(2)直角坐標系位置關鍵步驟：系統上電開機→選擇關節坐標系→變換末端工具姿態至作業姿態→————選擇直角坐標系→移動機器人至直線軌跡的開始點→選擇直角坐標系的Y軸→移動機器人至直線軌跡的結束點。【課堂認運動軌跡知】zyx機器人直線運動軌跡返回目錄24/34目前二十四頁\總數三十五頁\編于五點3.4手動移動機器人3.4.2典型坐標系下的手動操作所處(3)工具坐標系位置關鍵步驟：……→選擇直角坐標系→移動機器人到作業軌跡的結束點→選擇工————具坐標系的X軸→移動機器人到一個安全位置。【課堂認動作后知動作前】末端工具規避動作若設定工具的有效方向為工具坐標系的Z軸，此時末端工具規避返回提示目錄動作應選Z軸進行操作。25/34目前二十五頁\總數三十五頁\編于五點3.4手動移動機器人手動移動機器人運動，其基本操作流程可歸納：示教前的準備和手動移動機器人所。需要注意的是，手動操作機器人移動時，機器人運動數據將不被保存。處位開始置————裝夾工件依次順序閉合電源設備開關示【打開機器人附屬作業系統電源系統上電開機教課前堂打開機器人控制柜電源的認準登錄系統備知（輸入用戶ID與口令）】選擇“示教”模式輕握【安全開關】接通伺服電源手選擇機器人動作模式動移設定機器人手動速度動手動操縱機器人機選擇合適的機器人坐標系器人使用【軸操作鍵】選擇運動軸移動機器人到目標位置返回結束目錄手動移動機器人操作流程26/34點動/步進連續移動單軸運動多軸協調目前二十六頁\總數三十五頁\編于五點機器人TCP（工具中心點）標定工具坐標系的準確度直接影響機器人的軌跡精度。默認工具坐標系的原點所處位于機器人安裝法蘭的中心，當接裝不同的工具（如焊槍）時，工具需獲得一位個用戶定義的直角坐標系。置————【擴展與提高】b)TCP標定a)未TCP標定返回機器人工具坐標系的標定目錄27/34目前二十七頁\總數三十五頁\編于五點機器人TCP（工具中心點）標定所目前，機器人工具坐標系的標定方法主要有外部基準法和多點標定法。處位(1)外部基準標定法只需要使工具對準某一測定好的外部基準點，便可完成標定置————，標定過程快捷簡便。但這類標定方法依賴于機器人外部基準。(2)多點標定法這類標定包含工具中心點（TCP）位置多點標定和工具坐標系（【TCF）姿態多點標定。TCP位置標定是使幾個標定點TCP位置重合，從而計算出擴展TCP，如四點法；TCF姿態標定是使幾個標定點之間具有特殊的方位關系，從而計與算出工具坐標系相對于末端關節坐標系的姿態，如五點法、六點法。提高TCP六點法操作步驟：】1）在機器人動作范圍內找一個精確的固定點作為參考點。2）在工具上確定一個參考點（最好是工具中心點TCP）。3）移動工具參考點，以四種不同的工具姿態盡可能與固定點剛好碰上。4）機器人控制柜通過前4個點的位置數據即可計算出TCP的位置，通過后2個點即可確定TCP的姿態。5）根據實際情況設定工具的質量和重心位置數據。返回目錄28/34目前二十八頁\總數三十五頁\編于五點機器人TCP（工具中心點）標定所處位置————【a)位置點1b)位置點2c)位置點3擴展與提高zx】d)位置點4e)位置點5f)位置點6TCP標定過程TCP標定操作要以次軸（腕部軸）為主。在參考點附近要降低速度，以免相撞。TCP標定后，可通過在關節坐標系以外的坐標系中進行控提示返回目錄制點不變動作檢驗標定效果。29/34目前二十九頁\總數三十五頁\編于五點機器人TCP（工具中心點）標定如果使用搬運類的夾具，其TCP設定方法如下：所處位以搬運物料袋的夾緊爪為例，其結構對稱，重心在默認工具坐標系的Z方向偏移置一定距離，可在設置頁面直接手動輸入偏移量數值、質量數據。————【TCP擴展與提高】夾緊爪TCP標定返回目錄30/34目前三十頁\總數三十五頁\編于五點本章小結所處通常可將機器人運動軸分為本體軸和外部軸兩類。位置本體軸屬于機器人本身，外部軸包括基座軸和工裝軸。————目前在大部分商用工業機器人系統中，存在四類可以使用的坐標系：關節坐標系、直角坐標系、工具坐標【本章系和用戶坐標系。其中，關節坐標系和直角坐標系在機小結器人手動操作和作業示教中運用最多。】手動操縱工業機器人是通過手動操控示教器上的機器人運動軸按鍵將機器人在某一或某幾個坐標系下移動到某個位置的方法。一般采用點動和連續移動兩種方式來實現。點動機器人主要用在離目標位置較近的場合，而連續移動機器人則用在離目標位置較遠的場合。返回目錄31/34目前三十一頁\總數三十五頁\編于五點思考練習1、填空所(1)一般來說，機器