工业机器人工具坐标系的设置

更新时间:2023-04-26 15:35:21 阅读: 评论:0


2023年4月26日发(作者:专家评审费标准)

工业机器人工具坐标系的设置

摘要:工业机器人在使用之前,必须首先根据末端执行器的类型,选择合理的

设置方法,正确的利用示教器进行示教,从而建立新的工具坐标系,为机器人精

确的鲤鱼养殖技术 运动控制奠定基础,也为FANUC机器人的学习和使用提供了参考。

关键词:业机器人;坐标系;

进入 21 世纪以来,互联网、新能源、新材料和生物技术正在以极快的速度形

成巨大的产业能力和市场,将使整个工业生产体系提升到一个新的水平。在此背

景下,德国率先提出了第四次工业革命,即工业4.0,这一概念正推动工业领域

的智能化水平达到全新的高度。工业 4.0 主要是通过利用网络空间虚拟系统和通

信技术相结合的方案,将制造业向智能化方向转型。

一、工具坐标系TOOL

工具坐标系TOOL是用来定义安装在机器人末端执行器的工具中心点(TCP

位置和工具姿态的坐标系,工具中心点 TCP一般设置在末端执行器中心,用坐标

XYZ表示,而工具姿态用WPR表示。在FANUC机器人默认的工具坐

标系中,末端执行器默认为法兰盘,则法兰盘中心为工具坐标系的原点,+X方向

为法兰盘中心指向法兰盘定位孔的方向,+Z方向为垂直法兰盘向外,+Y方向则

由右手法则判定。

在实际应用中,不同功能的工业机器人会在末端执行器上安装不同的工具,

例如喷漆机器人使用喷嘴作为工具,弧焊机器人使用弧焊枪作为工具,搬运机器

人常用真空吸盘、手爪等作为工具。因此,随着末端执行器上所装工具的位置与

角度的不断变化,工具中心点TCP及方向也会产生变化。为了方便示教,这就需

要将 TCP 移到工具的某一个尖端位置,以建立相应新的工具坐标系,来描述所安

装的工具的TCP 的位姿。也就是说,新的工具坐标系是相对于默认的工具坐标系

经移动及旋转而变换得到的,新的工具坐标系的位置和方向始终同法兰盘保持绝

对的位置和姿态关系,但在空间上是一直变化的。

二、工具参考点装置的功能要求

为让操作者更安全、准确、高效地测定工具坐标系,对工具参考点装置提出

以下功能要求:

出厂报告 1)测定时,该装置的参照点在空间中的位置必须保持固定不变,使用时,参

照点与工具上测量点保证可靠接触的同时,又不容易被接触的工具改变位置。

2)测定时,该参照点能够被工具的TCP及其他位置接触,即可及范围尽量大,

干涉区域尽量小。

3)在反复使用该装置后,参照点不容易磨损和变形,即要求有一定的硬度和

强度。

4)测定电脑屏保 时,操作人员能很容易找到参照点,即参照点的位置须很明显,容易

被操作者观察和捕捉到。

5)当操作不当发生碰撞时,参照点不容易被损坏。

6)在使用时保证操作者的安全,不能出现锋利的棱角和锐边,防止划伤操作

者。

7)工具参考点装置的结构简单,零件的加工工艺性好,安装与拆卸简单,维

护方便。

8)工具参考点装置外形美观,符合人机工程学要求,工作时与操作者和周围

的设备、环境保持安全、舒适与和谐的状态。

三、工具参考点装置的设计

目前,在教学与培训中,采用尖触头工具作为工具参考点装置,在操作者使

用过程中存在以下弊端:尖触头工具中的画笔采用普通水彩笔,其笔尖较粗,

在接触参照点位置时,很难保证接触的是空间中的同一个点,用四点法测出TCP

位置的故障值较大,常常达不到误差小于0.95mm的要求。由于初学者的失误,

尖触头工具在使用时很容易撞到工作台,损坏水彩笔。而更换水彩笔的过程较烦

琐,会影响操作者将该尖触头工具作为工具参考点装置使用。为了提高教学效率,

改善工具坐标系的测定条件,提高测定精度,设计一种简单、高效、美观的工具

参考点装置就显得尤为必要。本文根据工具参考点装置的功能要求,设计了以下

两种方案:1)为了让参照点不易磨损和变形,满足一定的硬度和强度要求,可采

用金属材料制作。为了使参照点的位置明显,容易观察,采用铝合金材料制作,

其银白色的色调很容易被操作者观察和捕捉到,而且与夹爪、尖触头工具的底座

等材质保持一致。装置包含圆锥、过渡圆柱和底座3个部分,结构简单,加工工

艺性好。外形尺寸总高40mm,底座直径40mm,参照点位于圆锥的顶点A。由

于该装置总高较低,为了便于操作,可在底座上垫上若干个物料。2)为了使参照

点有一定的硬度和强度,其空间位置容易被操作者观察和捕捉到,同时与夹爪、

尖触头工具底座等的材质保持一致,设计方案二的工具参考点装置仍然采用铝合

金材料制作。为了弥补方案一中装置较短的缺点,可加高底座。若制成整体式结

构,则参照点损坏时需更换整个装置。为了提高材料利用率,可将参考点装置制

作成装配式结第1期邓嘉超,等:工业机器人工具参考点装置的创新设计与制作

7万方数据A5方案二的工具参考点装置1.底座2.顶尖50M201.5190构,通

过螺纹连接将装置的顶尖安装至底座上,顶尖具有一定的可换性。

四、工具坐标系的设置

3.1直接输入法

FANUC机器人示教器中,直接输入法操作步骤如下:第一步:切换至坐标

系号需设置的方法选择界面,其具体操作如下:【MENU】(菜单)SETUP

(设置)→F1Type】(类型)Frames】坐标系→F3OTHER】(坐标)

ToolFrame】(工具坐标)选择要设置的坐标系号→F2DETAIL】详细→F2

METHOD】方法,进入方法选择界面。第二步:选择坐标系的设置方法。在

方法选择界面中,选择【Direct Entry】(直接输入法)ENTET】回车确认,

进入直接输入法界面。第三步:修改参数。在直接输入法界面中,选择并修

改要设置的参数ENTET】回车确认。

3.3六点法

FANUC 机器人示教器中,六点法是在三点法的基础上实现的,只是第四点

也被称为坐标原点,是让工具的参考点垂直于基准点,如图4d)所示;第五点

是工具参考点从坐标原点向将要设定为TCP+X方向移动,如图4e)所示;

第六点是工具参考点从坐标原点向将要设定 感恩父母的作文 TCP +Z 方向移动,如图 4f)所示。

这样,机器人通过这六个位置点的数据自动计算求得新的工具坐标系TCP的数据。

结论:工具参考点装置是测定机器人工具坐标系的必备装置。本文针对之前

使用的工具参考点装置的弊端,根据功能要求,红烧牛蹄筋 提出了两种改善方案,经过实际

数控加工与装配,制作出了实物。通过实际应用,验证了改善装置聪慧 能够满足日常

教学与培训要求,在工业机器人测定工具坐标系方面也具有一定的应用价值。工

业机器人在使用之前,必须首先根据末端执行器的类型,选择合理的设置方法,

正确的利用示教器进行示教,从而建立新的工具坐标系,为机器人精确的运动控

制奠定基础,也为FANUC机器人的学习和使用提供了参考。

参考文献:

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