XXXXX學院單元教學設計XXXX—XXX學年第X學期課程名稱：授課班級：任課教師：所在系部及教研室：

本單元標題機器人坐標系建立教學目的讓學生掌握不同坐標系建立方法，并熟練運用。教學目標能力（技能）目標知識目標（1）能根據實際需要正確建立工具坐標系并進行合理使用；（2）能根據實際需要正確建立用戶坐標系并進行合理使用。（1）掌握工業機器人工具坐標系建立的步驟和方法；（2）掌握工業機器人用戶坐標系建立的步驟和方法；（3）理解機器人兩種坐標系的應用差異。重點難點及解決方法重難點：工業機器人坐標系建立方法解決方法：：理論講解，通過多媒體等手段解讀任務，視頻教學，提示學生如何攻破討論的問題。在學習過程中，緊密結合課程上機、實驗或者實踐環節加深對機器人坐標系建立的認識和理解。參考資料[1]汪勵,陳小艷.工業機器人工作站系統集成[M].機械工業出版社,2014.[2]李志謙.精通FANUC機器人編程、維護與外圍集成[M].機械工業出版社,2020[3]陳曉明,霍永紅,項萬明.工業機器人應用編程(FANUC)初級[M].機械工業出版社,2022.[4]王哲祿,何紅軍.工工業機器人應用編程與集成技術[M].機械工業出版社,2022.[5]廖常初.S7-1200PLC應用教程[M].機械工業出版社,2020.[6]鄉碧云.自動化生產線組建與調試(第2版)—以亞龍YL-335B為例（三菱PLC版本）[M].機械工業出版社,2023.單元教學設計第一部分：復習上次課主要內容第二部分：新課導入及學習新內容（45min理論）【步驟一】新課導入引導問題根據上節所學工業機器人的不同坐標系，請分別說明四種坐標系各適用于哪種工況？請同學根據所學所識積極思考，踴躍發言【步驟二】新知識的講授一、工業機器人工具坐標系建立機器人工具坐標系的建立主要通過多點標定法進行確定。多點標定法包括工具中心點（TCP）位置多點標定和工具坐標系（TCF）姿態多點標定。工具中心點（TCP）位置標定是使幾個標定點位置重合，從而計算出TCP，如四點法；TCF姿態標定是使幾個標定點之間有特殊的方位關系，從而計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。本節主要以三點法為例來介紹如何創建機器人工具坐標系。（一）用三點法創建工業機器人的工具坐標系三點法是把工具中心點從機器人的法蘭中心移到了工具尖端，但坐標方向則與法蘭坐標方向一致，不能改變；下面具體介紹三點法創建工具坐標系步驟。1、單擊示教器上的[MENU]（菜單）鍵，選擇“6設置→5坐標系”，然后按下示教器上的[ENTER]（確定）鍵，界面如圖4-18所示。2、進人設置坐標系界面后進行選擇坐標系選擇。按下示教器上的[F3]（坐標）鍵，選擇“工具坐標系”，然后按下示教器上的[ENTER]（確定）鍵，如圖4-19所示。圖中可以選擇1-10號工具坐標系進行設定，本節選擇1號工具坐標系設定。圖4-18示教器坐標系進入界面圖4-19示教器工具坐標系選擇界面3、將光標移動到1號工具坐標系，按下[F2]（詳細）鍵，進入1號工具坐標系設置界面。在界面中，可以獲取編號、注釋、坐標點等信息，如圖4-20所示。將注釋注為“TEST1”，方便區分理解。圖4-20示教器工具坐標系詳細信息界面圖4-21示教器工具坐標系建立方法選擇界面4、按下示教器上的[F2]（方法）鍵，可以進行工具坐標系建立方法的選擇，此處選擇三點法，如圖4-21所示。5、進入三點法創建工具坐標系設置界面。需要設置3個接近點坐標，如圖4-22所示。6、進行第一個接近點設置。選擇合適的手動操縱模式，一般關節坐標系和世界坐標系配合使用。操縱工業機器人需要設置的TCP點移動到固定點，此處以方形端點處作為參考，如圖4-23（a）所示。當點位固定后，光標選擇示教器上的接近點1,按住[SHIFT]+[F5]（記錄）鍵，記錄接近點1坐標，如圖4-23（b）所示。記錄完成后會顯示“已記錄”。圖4-22三點法設置界面（a）接近點1示教（b）設置界面記錄圖4-23接近點1設置方法7、選擇合適的手動操縱模式，操縱工業機器人需要設置TCP的工具以另外一種姿態移動到固定點，如圖4-24（a）所示。當點位固定后，光標選擇示教器上的接近點2,按住[SHIFT]+[F5]（記錄）鍵，記錄接近點2坐標，如圖4-24（b）所示。8、參考步驟6，采用同樣的方法，更換機器人姿態，設置接近點3如圖4-25所示。（二）工具坐標檢驗1、在工具坐標系界面中按下示教器[F5]（切換）鍵。界面會顯示“輸入坐標系編號”。在對應處輸人需要檢驗的工具坐標系，然后按下示教器上的[ENTER]（確定）鍵即可，如圖4-26（a）所示。2、將工業機器人的坐標系選定為工具坐標系，按下示教器上的[SHIFT]+[COORD]鍵，會出現圖4-26（a）所示的界面，然后按下[F4]（工具）鍵，即將坐標系切換為1）中所選擇的工具坐標系。（a）接近點2示教（b）設置界面記錄圖4-24接近點2設置方法（a）接近點3示教（b）設置界面記錄圖4-25接近點3設置方法（a）工具坐標系列表（b）坐標系切換圖4-26工具坐標系調用3、操縱工業機器人，使TCP盡可能地靠近方塊尖端參考點，然后按下使能開關和[SHIFT]+[J4]、[J5]、[J6]鍵，檢驗工業機器人的TCP是否準確。整個過程中，如果TCP設置準確的話，可以看到工具參考點與固定點始終保持接觸，不發生偏移，而工業機器人只會改變姿態，即TCP點和方塊尖端始終保持重合。注意：注意：工具坐標示教三點法實質：三點法實際不是指三個點，是機器人三個姿態變化后都能基本指向一個點。目的是在于告訴機器人系統，工具怎么變換姿態，其尖端工作點不變，從未把法蘭中心點移到工具中心點或尖端。二、工業機器人用戶坐標系建立用戶坐標系是擁有特定附加屬性的坐標系，它可以適應不同加工環境下進行快速示教定點，為編程帶來方便。默認的用戶坐標系User0和世界（WORLD）坐標系重合。下面以三點法為例進行介紹。（一）用三點法創建工業機器人用戶坐標系機器人用戶坐標系需要根絕實際的工作情況進行設定，從而方便使用者快速示教和編程。如圖4-27所示，桌面傾斜，為了方便在桌表面進行示教，需要建立一個XY軸平面與桌面平行的用戶坐標系，坐標系各軸方向如圖所示。圖4-27用戶坐標系示意圖三點法建立用戶坐標系操作方法與上節共建坐標系建立方法類似，下面具體介紹三點法創建工具坐標系步驟。1、單擊示教器上的[MENU]（菜單）鍵，選擇“6設置→5坐標系”，然后按下示教器上的[ENTER]（確定）鍵，界面如上節圖4-18所示。2、進入設置坐標系界面后進行選擇坐標系選擇。按下示教器上的[F3]（坐標）鍵，選擇“用戶坐標系”，然后按下示教器上的[ENTER]（確定）鍵，如圖4-28所示。3、進入用戶坐標系列表界面，其中可以選擇1-9號用戶坐標系進行設定，本節選擇1號坐標系設定，如圖4-29所示。圖4-28示教器用戶坐標系選擇界面圖4-29示教器用戶坐標系列表界面4、將光標移動到1號用戶坐標系，按下[F2]（詳細）鍵，進入1號用戶坐標系設置界面。在界面中，可以獲取編號、注釋、坐標點等信息，如圖4-30所示?？梢詫⒆⑨屪椤癟EST2”，方便區分理解。5、按下示教器上的[F2]（方法）鍵，可以進行工具坐標系建立方法的選擇，此處選擇三點法。進入三點法創建工具坐標系設置界面，需要設置3個接近點坐標，如圖4-31所示。6、將光標移到坐標原點，進行第一個坐標系原點設置。選擇合適的手動操縱模式，一般關節坐標系和世界坐標系配合使用。操縱工業機器人TCP點移動到方形桌角處，同時保持夾具與桌面垂直，如圖4-32（a）所示。當點位固定后，光標選擇示教器界面上的坐標原點,按住[SHIFT]+[F5]（記錄）鍵，記錄原點坐標，如圖4-32（b）所示。記錄完成后會顯示“已記錄”。圖4-301號用戶坐標系詳細信息界面圖4-31三點法設置用戶坐標系界面7、選擇合適的手動操縱模式，操縱工業機器人沿著桌面邊緣移動，如圖4-33（a）所示。移動過程中，采用世界坐標系進行移動，從而可以更好地保證工具與桌面的垂直關系。當點位固定后，光標選擇示教器上的Y方向點,按住[SHIFT]+[F5]（記錄）鍵，記錄Y方向點坐標，如圖4-33（b）所示。記錄完成后會顯示“已記錄”。8、選擇合適的手動操縱模式，操縱工業機器人沿著桌面邊緣移動，如圖4-34（a）所示。過程中，可先將光標移動到坐標原點，按住[SHIFT]+[F4]（移至）鍵，機器人會移動到原先設置的坐標原點位置，再選擇世界坐標系，將機器人進行平移，平移過程中機器人始終保持原有與桌面的姿態關系。當點位到達后，光標選擇示教器上的X方向點,按住[SHIFT]+[F5]（記錄）鍵，記錄X方向點坐標，如圖4-34（b）所示。記錄完成后會顯示“已記錄”。（a）機器人位置姿態（b）坐標點記錄界面圖4-32用戶坐標系原點設置方法（a）機器人位置姿態（b）坐標點記錄界面圖4-33用戶坐標系Y方向點設置方法（二）用戶坐標系檢驗1、在用戶坐標系界面中按下示教器[F5]（切換）鍵，輸入需要檢驗的用戶坐標系，然后按下示教器上的[ENTER]（確定）鍵即可，如圖4-35（a）所示。2、將工業機器人的坐標系選定為用戶坐標系。按下示教器上的[SHIFT]+[COORD]鍵，出現圖4-35(b)所示的界面。然后按下[F5]（用戶）鍵即可。3、操縱工業機器人沿X、Y、Z方向運動，檢查用戶坐標系的方向設定是否有偏差，即是否沿著桌面邊線移動。若偏差不符合要求，重復以上設定的所有步驟。（a）機器人位置姿態（b）坐標點記錄界面圖4-34用戶坐標系X方向點設置方法（a）用戶坐標系列表（b）坐標系切換圖4-35用戶坐標系調用【步驟二】任務實施