1绪论

工业机器人坐标系应用广泛，特别是工具坐标系和工件坐标系在工业生产中经常使用，包括坐标系偏移和坐标系转换，本文从工具坐标系、工件坐标系和工具坐标系转换三个方面，讨论验证工具和工件坐标系的应用。工具坐标系采用六点TCP和Z、X的校准方法，其应用可以在工具坐标的三个方向上扩展，机器人只会随时跟踪工具坐标系的X，Y，Z轴，因此在工业上需要进行一些特殊操作时，可以使用工具坐标系进行点位示教。工件坐标系的校准采用三点法，通过坐标原点和X轴正方向、Y轴正方向进行校准。工件坐标系应用广泛。本文主要讨论了斜面绘图、重复工作和工件位置变化三种用法。通过这三种方法的讨论，可以有效地转换和选择工业生产中的坐标系，达到事半功倍的目的。

2.工具坐标系的校准和应用

在工业机器人的使用过程中，工具坐标系通常使用默认工具坐标，但由于一些特殊操作，需要重新建立工具坐标和校准，校准工具坐标系首先在程序数据中找到数据，然后建立新的坐标系，然后编辑定义，使用TCP和Z、X校准6点。此时应尽量选择位置差距较大的位置进行校准教学，这里应注意，因为工具坐标系是校准工具校准，所以选择点校准，必须尽可能出现机器人的各种姿势在TCP四点，否则会出现工具末端偏移，在验证环节会发现工具坐标系不断移动。影响后面的作业。建立完成后，将示教器界面调整到手动操作界面，将坐标系变成工具坐标系，选择新的坐标系。(此时，如果发现坐标系无法选择，则需要将工具坐标系的载荷MASS改为正值)，然后将操作模式改为重定位动作。如果机器人终端执行器在XYZ三个方向操作，它总是绕着一点运动，如图1所示，工具坐标系就完成了。如果在运行过程中没有绕一个点进行运动，则工具坐标系的校准不正确。工具坐标系应用广泛，如图2所示，工具坐标系与大地坐标系对比下的直线运动模式和绕Z轴旋转运动模式。在直线运动下，需要将法兰放入目标点。如果是大地坐标系，Z轴将永远垂直向下，因此很难将法兰放入倾斜的目标点。如果将机器人的坐标系转换为工具坐标系，只需将工具与目标点平行，则工具Z轴将面向目标点，法兰很容易沿工具坐标系直线放入目标点。绕Z轴旋转运动在两个坐标系下也有很大的不同。绕Z轴旋转将产生一个大圆，转换为工具坐标系后，只绕工具Z轴旋转。在应用过程中，要注意在合适的位置使用合适的坐标系，才能顺利完成工作任务。工具坐标系的使用不仅仅是Z轴的一个方向，同样的X和Y轴也可以使用这种操作方式。在操作过程中，如果可以沿着工具的X轴方向完成动作，则需要将地球坐标系转换为工具坐标系，然后根据教学工具的提示沿着X轴方向移动，然后沿着X轴移动，Y轴也是如此。

3.工件坐标系的校准和应用

工件坐标系又称用户坐标系，是用户自己定义的坐标系。与工具坐标系相比，工件坐标系在工业生产中的应用更多。工件坐标系可以完成批量生产过程中工件路径规划和位置变化时工件表面路径规划，为油漆、着色等工业工艺提供了极大的便利。工件坐标系也用于斜面绘图。只需将工件坐标系标定在斜面上，机器人的终端执行器就会沿着斜面的角度移动，非常方便解决斜面作业的困难。工件坐标系也可用于改变位置的操作。只需重新定义工件坐标系，计算原坐标系和新坐标系的偏移，即可使用原点进行轨迹教学。工件坐标系校准首先在程序数据中找到Wobjdata程序数据，然后建立一个新的坐标系，然后编辑和定义它，这与工具坐标系相同，然后使用三点法，可以在工作台上任意校准工件坐标系。校准时，首先选择坐标原点位置，然后将机器人移动到原点位置进行教学，然后确定X轴的正方向，选择X正方向由用户定义，然后选择Y轴的正方向，根据右手定则选择XY正方向，确定右手定则后确定Z轴的正方向，定义工件坐标系。工件坐标系的应用主要分为三类：

3．1斜面绘图

如图3所示，在倾斜平面上绘制图纸，需要使用工件坐标系，放置斜面，并在斜面上找到任何一个点作为原点O。在O点标定X轴的正方向和Y轴的正方向，建立工件坐标系。使用新的工件坐标系，使机器人沿X轴方向和Y轴方向移动，发现机器人末端执行器的工作平面为斜面，因此在斜面上工作可以方便操作。在斜面上标定坐标系时，应特别注意，因为工件坐标是在地球坐标系下标定的，必须注意原点的位置和X轴或Y轴的正方向必须与斜面相同，使原点和XY平行于斜面，否则工件坐标系会出现偏移效应和点偏差，从而影响工程运行。如果在地球坐标系下移动，Y轴方向将水平移动，不会沿斜面移动。

3．2重复工作

图4是工件坐标系在多个相同工件下的应用。如图所示，A为大地坐标系，B为工件1坐标系，C为工件2坐标系。机器人的工作环境是对两个工件进行表面处理。在B坐标系下完成工件1的所有点教学后，可以利用工件坐标系的转换进行工件2的点教学。计算坐标系B和坐标系C的偏移量，只需将工件1的所有点复制到坐标系C下，即可实现工件2的点教学。使用此方法，只需手动教学一个工件，其他工件标定坐标系后计算偏移量，然后复制所有点，完成相同工件的表面处理。这里的工件数量不受限制。

3．3位置变换工作

图5是同一工件在不同时刻的不同位置，B是位置A的工件坐标系，D是位置C的工件坐标系。在A位置B坐标系下，对工件进行轨迹教学并编写程序。当位置转换为C时，标定工件坐标系D，然后计算坐标系B和坐标系D的偏移，然后只需将A位置B坐标系下的教学点复制到D坐标系下，就可以完成位置C的轨迹教学，这样在工业生产中就可以轻松实现不同位置的工件工作。同样，无论工件进行多少次位置变换，都可以快速实现位置变换后的工件轨迹教学。

4结论

本文重点介绍了工具坐标系和工件坐标系的校准和应用。工具坐标系作为工业机器人终端执行器的基准坐标系，在校准过程中应严格掌握校准点的准确性，并能及时改变工具坐标系，满足高速有效完成工业机器人手动教学工作的要求。工件坐标系的校准应对不同工件进行准确的三点教学，并选择合适的原点位置。工件坐标系应用的环境主要分为斜面、重复和位置变换。工件坐标的有效选择和更换将决定工业生产的效率。