二、工业机器人的轴

1. 轴的定义
   • 工业机器人的轴可以为旋转轴也可以为平移轴，轴的运行方式由机械结构决定。
   • 工业机器人轴分为机器人本体的运动轴和外部轴。
   • 工业机器人外部轴又分为滑台和变位机。
   • 如果不特别指明，工业机器人轴即指机器人本体的运动轴。
2. 轴的运动方向
   • 在关节坐标系下，机器人各轴进行单独动作。
   • 在直角坐标系下，机器人的控制中心点沿设定的 x、y、z 方向运行。
   • 在工具坐标系下，工具坐标系位于机器人腕法兰盘的夹具上，由用户自己定义。夹具的有效方向定义为工具坐标系的 z 轴。

   • 在用户坐标系下，用户坐标系位于机器人抓取的工件上，由用户自己定义。

     
     

1. 坐标系的种类
   • 关节坐标系：机器人各轴进行单独动作，称为关节坐标系。
   • 直角坐标系：机器人的控制中心点沿设定的 x、y、z 方向运行。
   • 工具坐标系：工具坐标系位于机器人腕法兰盘的夹具上，由用户自己定义。夹具的有效方向定义为工具坐标系的 z 轴。
   • 用户坐标系：用户坐标系位于机器人抓取的工件上，由用户自己定义。
2. 坐标系的确定原则
   • 机器人的各种坐标系都由正交的右手定则来决定1。
   • 当围绕平行于 x、y、z 轴线的各轴旋转时，分别定义为 a、b、c。a、b、c 的正方向分别是 x、y、z 正方向上右手螺旋前进的方向1。

3. 工业机器人常用坐标系

   • 大地坐标系：大地坐标系是固定在空间上的标准直角坐标系，它被固定在事先确定的位置。用户坐标系是基于该坐标系而设定的1。

     
     

   • 基坐标系：基坐标系由机器人底座基点与坐标方位组成，该坐标系是机器人其它坐标系的基础1。
   • 关节坐标系：关节坐标系是设定在机器人关节中的坐标系，它是每个轴相对其原点位置的绝对角度1。

   • 工具坐标系：工具坐标系用来确定工具的位姿，它由工具中心点与坐标方位组成。工具坐标系必须事先进行设定。在没有定义的时候，将由默认工具坐标系来替代该坐标系1。

     
     

   • 工件坐标系：工件坐标系用来确定工件的位姿，它由工件原点与坐标方位组成。工件坐标系可采用三点法确定：点 x1 与点 x2 连线组成 x 轴，通过点 y1 向 x 轴作的垂直线为 y 轴，z 轴方向以右手定则确定1。

   • 用户坐标系：用户坐标系是用户对每个作业空间进行自定义的直角坐标系，它用于位置寄存器的示教和执行、位置补偿指令的执行等。在没有定义的时候，将由大地坐标系来替代该坐标系1。

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1. 编程与操作
   • 在编程时，需要根据任务要求选择合适的坐标系，并将机器人的运动轨迹转换为相应的坐标值。
   • 在操作时，需要根据机器人的当前位置和姿态选择合适的坐标系，并将操作指令转换为相应的坐标值。
2. 精度与效率
   • 选择合适的坐标系可以提高机器人的运动精度和效率。
   • 在进行高精度加工或装配时，需要选择工具坐标系或工件坐标系，并进行精确的坐标转换。
3. 多机器人协作
   • 在多机器人协作系统中，需要统一各机器人的坐标系，以实现协同工作。
   • 可以通过建立公共的大地坐标系或基坐标系来实现多机器人的协作。