《工业机器人编程与维护》尹迎峰主编；柴彦玲，张星星副主编；计春雷顾问；王凌飞等编委|(epub+azw3+mobi+pdf)电子书下载

图书名称：《工业机器人编程与维护》

【作　者】尹迎峰主编；柴彦玲，张星星副主编；计春雷顾问；王凌飞等编委

【页 数】 250

【出版社】 长沙：湖南科学技术出版社 , 2019.06

【ISBN号】978-7-5710-0206-0

【价 格】48.00

【分 类】工业机器人-程序设计-技术培训-教材

【参考文献】 尹迎峰主编；柴彦玲，张星星副主编；计春雷顾问；王凌飞等编委. 工业机器人编程与维护. 长沙：湖南科学技术出版社, 2019.06.

图书封面：

图书目录：

《工业机器人编程与维护》内容提要：

以上海电气集团培训讲义为基础，分工业机器人基础编程与调试、工业机器人电气安装与维护、工业机器人机械安装与维护三大部分，介绍工业机器人系统操作实践和应用注重实操体验、理实一体，旨在让学生较快地掌握工业机器人的基本知识，熟练掌握工业机器人的各种应用。

《工业机器人编程与维护》内容试读

模块一工业机器人基础操作与调试

模块一

工业机器人基础操作与调试

任务一工业机器人设定

学习目标

知识目标：1.了解机器人常见的几种位姿；

2.理解工业机器人坐标系的意义；

3.理解工业机器人信号的含义，熟悉常用的机器人的信号

能力目标：1，能用示教器调整机器人的位置和姿态；

2.能用三点法进行坐标系的设定，会选择、调用坐标系；

3.能理解常用信号的含义并进行简单的机器人操作。

相关知识

一、工业机器人位姿概述

机器人操作手通常是由一系列连杆和相应的运动副组合而成，实现复杂的运动轨迹，完成规定操作。因此，认识机器人运动规律与操作的第一步，自然是描述连杆之间，以及与操作工具之间的相对运动关系。对于工具的位置状态（简称位姿）的方法是这样描述的：首先建立基础坐标系，相对于该坐标系，点的位置可以用3维列向量表示；刚体的方位可用3×3的旋转矩阵表示，而4×4的齐次变换矩阵则可将工具位置和姿态的描

工业机器人编程与维护

述统一起来，其特点在于：

(1)描述刚体位姿及坐标系的相对位姿。

(2)用于表示点从一个坐标系转换到另一坐标系（映射）。

(3)描述刚体运动前后的变换

因此，位姿描述与刚体变换是描述机器人运动的基础，在机器人设计、控制、轨迹规划等过程中得到广泛应用。此外，在计算机图学，机器视觉的信息处理，机器人外部环境的构型等方面也都得到广泛应用。

二、工业机器人的坐标系概述

(·)工业机器人坐标系和运动命名原则

1.工业机器人坐标系

为了说明工业机器人位置和姿态、运动的快慢及方向等，必须选取坐标系。在参照系中，为确定空间一点的位置，按规定方法选取的有次序的一组数据，这就叫做“坐标”。描述某一位置时所规定坐标的方法，就是该位置“坐标”所用的坐标系。

在《工业机器人坐标系和运动命名原则》(GB/T16977一2005)中，对工业机器人的坐

标系进行了定义。该标准中描述的全部坐标系由正交的右手定则确定，如图1-2-1所示。

图1-1-1右手坐标系

其中，绝对坐标系是与机器人的运动无关而以地球为参照系的固定坐标系，又称为世界坐标系。基础坐标系是以机器人机座安装平面为参照系的坐标系。对于固定安装的机器人，坐标系之间的对应关系是唯一确定的，两种坐标系之间的变换可通过空间计算得出，机器人系统各类坐标如图1-1-2所示。

模块一工业机器人基础操作与调试

N

机械接口坐标系

工具坐标系

基础坐标系

用户/工件坐标系

世界坐标系{

图1-1-2机器人各坐标系举例

2.工业机器人运动命名原则

工业机器人的移动是指末端执行点以基础坐标系作为参照确定的。其运动的方向

指定如下：十X或一X是沿着或平行于X轴；+Y或一Y是沿着或平行于Y轴；十Z或一

Z是沿着或平行于Z轴。

(二)工业机器人坐标系和旋转运动的定义

工业机器人的旋转运动是指工业机器人的姿势从开始点到结束点以工具点位中心旋转的一种移动方法。旋转运动的移动速度的单位为deg/sec,表示每秒旋转的度数。

A、B、C(Fanuc工业机器人为W、P、R)分别被定义为围绕平行于坐标轴X、Y和Z轴的独立旋转的角度。一般转动是由独立转动的组合来表达的。

围绕于X轴线旋转时的角度为A(W);围绕于Y轴线旋转时的角度为B(P);围绕于

Z轴线旋转时的角度为C(R)。A、B、C(W、P、R)的正向分别以X、Y、Z的正向且以右手

螺旋前进的方向为正方向，如图1-1-3所示。

3

工业机器人编程与维护

↑2

C(R)

C(R)G

A(W)

BP)列

Y

图1-1-3右手螺旋法则

(三)工业机器人轴的命名原则

关节坐标系是设定在机器人轴的坐标系。关节坐标系中的机器人的位置和姿势，以各关节的底座侧的关节坐标系为基准而确定。若这些轴由数字来定义，则轴1应是紧靠机座安装表面的第1个运动轴，轴2是第2个运动轴，依此类推，而轴6则是安装在机械

接口上的运动轴。工业机器人的六个关节轴分别称为J1、J2、J3、J4、J5、J6,如图1-1-4所

示，且图中所有轴都处在0°的状态。

图1-1-4机器人轴

模块·工业机器人基础操作与调试

(四)工业机器人坐标系的运动规则

工业机器人坐标系是为确定机器人的位置和姿态而在机器人或空间上进行定义的位置指标系统。工业机器人运动可选取的坐标系有关节坐标系、世界坐标系、工具坐标系、用户坐标系。

(1)关节坐标系：机器人各轴单独运动。

(2)世界坐标系：以地球为参照系的直角坐标系，可使机器人移动或转动。

(3)工具坐标系：工具执行点(tool centre position,TCP)和工具姿势的直角坐标系。未设定时为机械接口坐标系。

(4)用户坐标系：用户对每个作业空间进行定义的直角坐标系。未设定时为世界坐标系。

机器人根据示教器或程序中的动作指令进行移动。工业机器人的作业点在空间通过坐标进行标识，通过选取不同的坐标系可以快速有效地对工业机器人进行示教，提高工作效率。当选用世界坐标系时，机器人各个关节的运动幅度较大、到达位置点的速度较快。当选用关节坐标系时，机器人各个关节的运动幅度较小、运动比较精确。操控工业机器人时使用关节坐标系可以较精确地控制机器人完成运作。

(在)工业机器人坐标系的校准

工业机器人坐标系校准时，需要将机器人的机械信息与位置信息同步，来定义机器人的物理位置。通常在机器人出厂之前已经进行了工业机器人坐标系的校准。但是，机器人还是有可能丢失零点数据，需要重新进行校准。例如，工业机器人出现坐标系运动方向错误时，应选择校准。

FANUC工业机器人坐标系校准一般采用零点核对方式、单轴核对方式、快速核对方

式、直接输入核对方式，如表1-1-1所示。

表1-1-1

FANUC工业机器人坐标系校准方法

坐标系校准方法

解释

由于机械拆卸或维修导致机器人零点数据丢失。需要将六轴同时点动到零

零点核对方式

度位置，且由于靠肉眼观察零度刻度线，误差相对大一点

单轴核对方式

由于单个坐标轴的机械拆卸或维修（通常是更换马达引起）

工业机器人编程与维护

续表

坐标系校准方法

解释

由于电气或软件问题导致丢失零点数据，恢复已经存人的零点数据作为快速示教调试基准。若由于机械拆卸或维修导致机器人零点数据丢失，则不能采

快速核对方式

取此法

条件：在机器人正常时设置Mastering data

直接输入核对方式工业机器人坐标系直接输入法无需操控机器人定点，可以直接输入坐标值

因为坐标系的数据在出厂时就设置好了，所以，在正常情况下，没有必要做校准，但是只要发生以下情况之一，就必须执行校准：

(1)机器人执行一个初始化启动：

(2)串行脉冲编码器(SP℃)的备份电池的电压下降导致SP℃脉冲记数丢失；

(3)在关机状态下卸下机器人底座电池盒盖子；

(4)编码器电源线断开；

(5)更换SP℃：

(6)更换马达；

(7)机械拆卸；

(8)机器人的机械部分因为撞击导致脉冲记数不能指示轴的角度；

(9)机器人在非备份姿态时，SRAM(CMOS)的备份电池的电压下降导致零点数据

丢失。

(六)连杆坐标系

操作臂可以看成是由一系列连杆通过关节顺次相连的运动链。通常，操作臂都是由旋转关节和移动关节组成。为了研究操作臂各连杆之间的位移关系，在每个连杆上固接

一个坐标系，并描述这些坐标系之间的关系。用上节所讲的齐次变换描述各个连杆相对于固定参考系的空间几何关系，从而推导出“操作器坐标系”相对于“基座坐标系”的等价齐次变换矩阵，建立操作臂运动方程。

连杆坐标系建立方法：

坐标系{0}成为基坐标系，与机器人基座固接，固定不动，可作为参考系，用它来描述其他连杆的坐标系的位置和方位。基坐标系的方向可任意规定，但是为了简化起见，我

们总是选择Z轴沿第1个关节轴线方向，并且当关节1的运动变量为零时，坐标系{1}与

{0}重合。末端连杆（连杆n)坐标系(n)的规定与基坐标系相似。

···试读结束···