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
轴X、Y、Z表示,而工具姿态用W、P、R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:①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。②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A图5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
在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)→F1【Type】(类型)→【Frames】坐标系→F3【OTHER】(坐标)→
【ToolFrame】(工具坐标)→选择要设置的坐标系号→F2【DETAIL】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
在 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4(d)所示;第五点
是工具参考点从坐标原点向将要设定为TCP的+X方向移动,如图4(e)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 的+Z 方向移动,如图 4(f)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:
[1]王喜文.工业4.0加速机器人进化[J].机器人产业,2015(4):100.
[2]韩鸿鸾.工业机器人运动轴与坐标系的确定[J].装备制造技术,2017(10):50-52.
[3]王慧东,张姝媛.工业机器人坐标系应用研究[J].装备制造技术,2015(11):93-96.
[4]徐忠想,康亚鹏,陈灯.工业机器人应用技术入门[M].北京:机械工业出版
社,2017.
[5]罗豪,周奇吴,超群,等.坐标系在机器人自动打磨设备中的应用[J].机床与液
压,2018(15):80-83.
[6]邱德丽,高松. “工业 4.0”背景下德国应用科技大学的转型及其启示[J]. 当代
教育理论与实践,2018, 10(6): 151–156.
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