《KEBA機(jī)器人控制系統(tǒng)基礎(chǔ)操作與編程應(yīng)用》 教案6.1 工具坐標(biāo)設(shè)定

深圳信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院教案第2頁(yè)共6頁(yè)KEBA機(jī)器人控制系統(tǒng)基礎(chǔ)操作與編程應(yīng)用教案學(xué)科KEBA機(jī)器人控制系統(tǒng)基礎(chǔ)操作與編程應(yīng)用課題工具坐標(biāo)設(shè)定教學(xué)目標(biāo)及要求：本單元介紹機(jī)器人的直線運(yùn)動(dòng)編程。在了解了基本的運(yùn)動(dòng)指令和系統(tǒng)功能指令后，使用示教器進(jìn)行直線運(yùn)動(dòng)編程，在仿真環(huán)境中查看程序運(yùn)行效果。1.掌握工具坐標(biāo)的作用；2.掌握一點(diǎn)法工具坐標(biāo)的設(shè)定；教學(xué)重點(diǎn)：工具坐標(biāo)的作用三點(diǎn)法工具坐標(biāo)的設(shè)定教學(xué)難點(diǎn)：三點(diǎn)法工具坐標(biāo)的設(shè)定實(shí)驗(yàn)儀器及教具：多媒體教學(xué)平臺(tái)，KEBA工業(yè)機(jī)器人系統(tǒng)教學(xué)過(guò)程備注1.課程復(fù)習(xí)（5分鐘）2.課程內(nèi)容講解1：工具坐標(biāo)的作用（10分鐘）3.課程內(nèi)容講解2：三點(diǎn)法工具坐標(biāo)的設(shè)定（25分鐘）4.課堂練習(xí)（35分鐘）5.課堂小結(jié)（5分鐘）課后作業(yè)：續(xù)頁(yè)1.ToolTool指令的功能是為機(jī)器人設(shè)置一個(gè)新工具坐標(biāo)系。通過(guò)該指令可以修改機(jī)器人末端工作點(diǎn)。1）工具坐標(biāo)系的作用工具坐標(biāo)系用于描述安裝在機(jī)器人第六軸上的工具的TCP、質(zhì)量、重心等參數(shù)數(shù)據(jù)。建立了工具坐標(biāo)系后，機(jī)器人的控制點(diǎn)也轉(zhuǎn)移到了工具的尖端點(diǎn)上，這樣示教時(shí)可以利用控制點(diǎn)不變，方便地調(diào)整工具姿態(tài)，并可使插補(bǔ)運(yùn)算時(shí)的軌跡更為精確。所以，不管是什么機(jī)型、用于什么用途的機(jī)器人，只要安裝的工具有個(gè)尖端，建議在示教程序前應(yīng)準(zhǔn)確地建立工具坐標(biāo)系。一般，不同的機(jī)器人應(yīng)用配置不同的工具，比如說(shuō)弧焊機(jī)器人就是用弧焊槍作為工具，而用于搬運(yùn)板材的機(jī)器人就會(huì)使用吸盤(pán)式的夾具作為工具。焊槍的工具坐標(biāo)系的原點(diǎn)（TCP）一般設(shè)置在末端尖端（有時(shí)會(huì)設(shè)置Z軸方向偏離末端表面3～5mm），吸盤(pán)的工具坐標(biāo)系的原點(diǎn)（TCP）一般設(shè)置在接觸面的中心，如圖6.2所示。圖6.2工具坐標(biāo)系的應(yīng)用2）工具坐標(biāo)系的原理工具坐標(biāo)系的創(chuàng)建是在工作臺(tái)上尋找一固定點(diǎn)，然后機(jī)器人以不同的姿態(tài)接近該點(diǎn)，并保證在小范圍內(nèi)精確到達(dá)該點(diǎn)。到達(dá)該點(diǎn)的誤差越小，表示設(shè)定的工具坐標(biāo)系越準(zhǔn)確。工具坐標(biāo)系是一個(gè)直角（笛卡兒）坐標(biāo)系，其原點(diǎn)在工具上。工具坐標(biāo)系總是隨著工具的移動(dòng)而移動(dòng)。工具坐標(biāo)系的創(chuàng)建是以工具參照點(diǎn)為原點(diǎn)來(lái)創(chuàng)建一個(gè)坐標(biāo)系，該參照點(diǎn)被稱(chēng)為T(mén)CP點(diǎn)。默認(rèn)的工具坐標(biāo)系的原點(diǎn)（工具中心點(diǎn)/TCP）位于機(jī)器人安裝法蘭的中心。圖6.3工具坐標(biāo)系的原理3）工具坐標(biāo)系的示教Tool指令為機(jī)器人的工具（抓手）設(shè)置新的位置，設(shè)置后將變更機(jī)器人的作業(yè)范圍。通過(guò)該指令可以修改機(jī)器人末端工作點(diǎn)，具體方法如下。①在示教器中加載一個(gè)程序，單擊程序界面底部的“新建”按鍵，選擇并設(shè)置Tool指令，然后新建一個(gè)工具坐標(biāo)系t0，如圖6.4所示。圖6.4Tool指令設(shè)置②單擊“Menu”菜單按鍵→“變量管理”→“工具手示教”，進(jìn)入工具手示教界面，單擊底部的“設(shè)置”按鍵開(kāi)始示教工具坐標(biāo)系。圖6.5工具坐標(biāo)系設(shè)置③選擇未知位置的3點(diǎn)示教方法，找到示教物體，將機(jī)器人的TCP末端以不同的姿態(tài)示教到示教物體處，具體操作如圖6.6～圖6.9所示。圖6.6選擇3點(diǎn)示教法圖6.7以第一種姿態(tài)示教固定點(diǎn)圖6.8以第二種姿態(tài)示教固定點(diǎn)圖6.9以第三種姿態(tài)示教固定點(diǎn)④示教完成后工具坐標(biāo)系t0如圖6.10所示，運(yùn)行Tool（t0）指令后機(jī)器人末端位置的變化如圖6.11所示。⑤選擇位姿改變的一點(diǎn)（全局設(shè)置）示教法，示教坐標(biāo)系的姿態(tài)，如圖6.12所示。按照?qǐng)D6.13所示將工具垂直朝上，然后示教。⑥工具坐標(biāo)系t0的姿態(tài)示教完成，運(yùn)行Tool（t0）指令后機(jī)器人末端姿態(tài)的變化如圖6.14所示。圖6.10工具坐標(biāo)系t0圖6.11機(jī)器人末端位置的變化圖6.13示教坐標(biāo)系姿態(tài)圖6.14工具坐標(biāo)系t0的變化2.

OriMode該指令用于設(shè)置機(jī)器人TCP姿態(tài)插補(bǔ)，如果程序中沒(méi)有指定姿態(tài)插補(bǔ)方式，系統(tǒng)默認(rèn)機(jī)器人配置文件中指定的姿態(tài)插補(bǔ)方式。設(shè)置機(jī)器人姿態(tài)插補(bǔ)的方式：OriMode(ori:OriMode)OriMode指令姿態(tài)插補(bǔ)方式見(jiàn)表6.1。表6.1OriMode指令姿態(tài)插補(bǔ)方式CARTZ軸的初始和目標(biāo)姿態(tài)定義了TCP的Z軸傾斜的平面。同時(shí)它將圍繞當(dāng)前的Z軸旋轉(zhuǎn)，參考圖6.15所示優(yōu)點(diǎn)：姿態(tài)運(yùn)動(dòng)直觀缺點(diǎn)：可能產(chǎn)生奇點(diǎn)問(wèn)題用法：用于處理路徑CARTCURVE對(duì)于直線運(yùn)動(dòng)指令，與CART插補(bǔ)方式相同；對(duì)于圓周運(yùn)動(dòng)，TCP將在一個(gè)圓柱面內(nèi)旋轉(zhuǎn)；初值和目標(biāo)姿態(tài)使用CART插值來(lái)轉(zhuǎn)換，參考圖6.16所示優(yōu)點(diǎn)：姿態(tài)運(yùn)動(dòng)直觀缺點(diǎn)：可能產(chǎn)生奇點(diǎn)問(wèn)題用法：目前僅用于處理圓周路徑WRISTJOINT對(duì)于初始和目標(biāo)姿態(tài)，計(jì)算腕關(guān)節(jié)點(diǎn)；使用PTP插值在軸空間切換；笛卡兒位置在笛卡兒空間是線性插補(bǔ)優(yōu)點(diǎn)：可以快速重新定向