工业机器人（FANUC）现场编程 课件 项目3 坐标系设置

工业机器人（FANUC）现场编程项目3坐标系设置任务1：FANUC机器人中的坐标系1.关节坐标系(jointFrame)关节坐标系是设置在机器人的关节中的坐标系。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。图3-1中的关节坐标系的关节值，处在所有轴都为00的状态。6轴工业机器人定义了6个关节坐标，分别为J1~J6。FANUC机器人中的直角坐标都由笛卡尔坐标系定义。

笛卡尔坐标系中的机器人的位置和姿势，通过从空间上的笛卡尔坐标系原点到刀具侧的笛卡尔坐标系原点(刀尖点)的坐标值x、y、z、和空间上的笛卡尔坐标系的相对X轴、Y轴、Z轴周围的刀具侧的笛卡尔坐标系的旋转角w,p,r予以定义。图3-2示出(w，p，r〕的含义.2机械接口坐标系

机械接口坐标系在机器人的机械接口(机械手腕法兰盘面)中定义的标准笛卡尔坐标系中，坐标系被固定在机器人所事先确定的位置。工具坐标系基于该坐标系而设置。3工具坐标系（ToolFrame）工具坐标系是用来定义刀尖点TCP(TOOLCENTERPOINT)的位置和刀具姿势的直角坐标系。TCP就是指工具中心点。刀具坐标系必须事先进行设置。未定义时，将由机械接口坐标系替代刀具坐标系。4世界坐标系(WorldFrame)世界坐标系，是被固定在空间上的标准笛卡尔坐标系。其被固定在由机器人事先确定的位置，原点一般在正面J1轴和J2轴的切点上，X轴指向前方如图3-3所示。用户坐标系、JOG（点动）坐标系基于该坐标系而设置。它用于位置数据的示教和执行。图3-3机器人中的坐标4世界坐标系(WorldFrame)世界坐标系，是被固定在空间上的标准笛卡尔坐标系。其被固定在由机器人事先确定的位置，原点一般在正面J1轴和J2轴的切点上，X轴指向前方如图3-3所示。用户坐标系、JOG（点动）坐标系基于该坐标系而设置。它用于位置数据的示教和执行。5用户坐标系（UserFrame）用户坐标系，是用户对每个作业空间进行定义的笛卡尔坐标系,是程序中记录所有位置信息的参考坐标系，用户可自己定义该坐标系。它用于位置寄存器的示教和执行、位置补偿指令的执行等。未定义时，将由世界坐标系来替代该坐标系。6点动坐标系（JOGFrame）是在作业区域中为有效地进行笛卡尔JOG（点动）而由用户在作业空间进行定义的笛卡尔坐标系。只有在作为手动进给坐标系而选择了JOG坐标系时才使用该坐标系，因此，JOG坐标系的原点没有特殊的含义。未定义时，将由世界坐标系来替代该坐标系。为什么要设置坐标系呢从不同应用领域来看，机器人大多是拿着工具(焊枪，手爪等)去工作台上固定的点位加工工件。我们习惯性得取静止的物体为参考对象，运动的物体取为研究对象。因此，这里我们取工具为研究对象，工作台为参考对象。机器人实际上就是建立了工具和工作台的关系，这个关系也称为位置点位.机器人为了表达工具和工作台，故引入工具坐标系和用户坐标系。机器人的位置点P[2]表达了工具坐标系相对于用户坐标系的对应关系。将法兰盘中心定义为工具坐标系的原点，法兰盘中心指向法兰盘定位孔方向定义为+X方向，垂直法兰向外为+Z方向，最后根据右手法则即可判定Y方向,这个坐标系为默认的工具坐标系。新的工具坐标系都是相对默认的工具坐标系变化得到的。AZXXZ1.工具坐标系

2.TCP:TOOLCENTERPOINT，即工具中心点通常我们所说的机器人轨迹及速度，其实就是指TCP点的轨迹和速度。TCP一般设置在手爪中心，焊丝端部，点焊静臂前端等等。思考:我们已经知道工具坐标系是运动中的一个研究对象，但是它在实际调试过程中，又起到了什么作用呢?图一、图二的手爪姿态和位置是如何调整得到的?推测:通过大家的思考，可以得出两个推测:

推测1:要是图一中的手爪有一个旋转点，使手爪直接绕着这个旋转点旋转就可以了。推测2:要是图二中有一个手爪的前进方向就可以直接移动过去了。结论:建立工具坐标系的作用:1.确定工具的TCP点(即工具中心点)，方便调整工具姿态。2.确定工具进给方向，方便工具位置调整。工具坐标系特点:

新的工具坐标系是相对于默认的工具坐标系变化得到的，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。用户坐标系作用定义:默认的用户坐标系:默认的用户坐标系User0和WORLD坐标系重合。新的用户坐标系都是基于默认的用户坐标系变化得到的。我们已经知道用户坐标系是运动中的一个参考对象，但是它在实际调试过程中，又起到了什么作用呢?以下五个工件放置在工作台上，机器人该如何最快得完成每个工件抓取点位的调试?推测:从图四可以看出，如果使用默认的用户坐标系User0或者WORD坐标系将很难对每个工件位置进行调试，但如果存在某个坐标系的两个方向正好平行于工作台面的话，那就方便多了。用户坐标系作用:1.确定参考坐标系;2.确定工作台上的运动方向，方便调试。用户坐标系特点:

新的用户坐标系是根据默认的用户坐标系User0变化得到的，新的用户坐标系的位置和姿态相对空间是不变化的。坐标系：为确定机器人的位置和姿态而在机器人或空间上进行的位置指标系统。关节坐标全局坐标=默认的用户坐标系XZ位置指标执行点18在全局坐标系下：XZ执行点位置指标19引入工具坐标系概念——执行点的位置20引入工具坐标系概念——执行点的方向21引入工具坐标系概念——三点法与六点法的区别三点法效果：六点法效果：22引入用户坐标系概念XZ用户坐标23XZY工具坐标谢谢电气电子学院黄老师FANUCROBOT工业机器人（FANUC）现场编程任务2设置工具坐标系工具坐标系需要在编程前进行设定，缺省设定的工具坐标系的原点位于机器人J6轴的法兰上。根据需要把工具坐标系的原点移到工作的位置和方向上，该位置叫工具中心点TCP（ToolCenterPoint）。工具坐标系的所有测量都是相对于TCP的，用户最多可以设置10个工具坐标系，它被存储于系统变量$MNUTOOLNUM。设置方法：三点法六点法直接输入法

一.设置工具坐标系1三点法设置工具坐标系方法一:三点法设置按F3OTHER（坐标）选择ToolFrame（工具坐标）进入工具坐标系的设置界面，见画面2；画面1画面2步骤如下:依次按键操作：MENU（菜单）--SETUP（设定）--F1TYPE（类型）--Frames（坐标系）进入坐标系设置界面，见画面1；按F2METHOD（方法），见画面3，移动光标,选择所用的设置方法Threepoint（3点记录）----三点法，按ENTER（回车）

确认,进入画面4；画面3画面4在画面1中移动光标到所需设置的TCP点，按键F2DETAIL（细节）入进入详细界面；记录三个接近点，用于计算TCP点的位置，即TCP点相对于J6轴法兰盘中心点的X，Y，Z的偏移量；三个接近点位置（三点之间各差90度且不能在一个平面上）画面4具体步骤如下：移动光标到每个接近点

（ApproachpointN（参考点N））；示教机器人到需要的点，按SHIFT+F5RECORD（位置记录）

记录；c)记录完成，UNINIT（未示教）变为RECORDED（记录完成）；X，Y，Z中的数据：代表当前设置的TCP点相对于J6轴法兰盘中心的偏移量；W，P，R的值为0：即三点法只是平移了整个TOOL坐标系，并不改变其方向。

当三个点记录完成，新的工具坐标系被自动计算生成；如果三个接近点在一个平面上，则X，Y，Z，W，P，R中的数据不能生成工业机器人（FANUC）现场编程2六点法设置工具坐标系方法二:六点法设置按F3OTHER（坐标）

选择ToolFrame（工具坐标）进入工具坐标系的设置界面，见画面2;画面1画面2步骤如下:依次按键操作：MENU（菜单）--SETUP（设定）--F1TYPE（类型）--Frames（坐标系）进入坐标系设置界面，见画面1;按F2METHOD（方法）选择所用的设置方法Sixpoint（6点记录）---六点法，进入画面4；画面3画面4在画面1中移动光标到所需设置的TCP点，按键F2DETAIL（细节）入画面3；为了设置TCP，首先要记录三个接近点，用于计算TCP点的位置，即TCP点相对于J6轴中心点的X，Y，Z的偏移量；三个接近点位置（三点之间各差90度且不能在一个平面上）画面4具体步骤如下：移动光标到每个接近点（ApproachpointN（参考点N））；示教机器人到需要的点，按SHIFT+F5RECORD（位置记录）记录；记录完成，UNINIT（未示教）变为RECORDED（记录完成）；移动光标至OrientOriginPoint（坐标原点）示教机器人到该工具坐标原点位置，按SHIFT+F5RECORD（位置记录）记录（也可在记录：Approachpoint1（参考点1）的同时记录OrientOriginPoint（坐标原点））；6．设置TCP点的X,Z方向；具体步骤如下：将机器人的示教坐标系切换成全局（WORLD）坐标系；示教机器人沿用户设定的+X方向至少移动250mm，按SHIFT+F5RECORD（位置记录）

记录；移动光标至OrientOriginPoint（坐标原点），按SHIFT+F4MOVE_TO（位置移动）回到原点位置；示教机器人沿用户设定的+Z方向至少移动250mm，按SHIFT+F5RECORD（位置记录）记录；当记录完成，所有的UNINIT（未示教）变成USED（设定完成）（见画面1）；移动光标到OrientOriginPoint（坐标原点）；按SHIFT+F4MOVE_TO（位置移动）使示教点回到OrientOriginPoint（坐标原点）。画面1X，Y，Z中的数据代表当前设置的TCP点相对于J6轴法兰盘中心的偏移量；W，P，R中的数据代表当前设置的工具坐标系与默认工具坐标系的旋转量7．当六个点记录完成，新的工具坐标系被自动计算生成；如果三个接近点在一个平面上，则X，Y，Z，W，P，R中的数据不能生成工业机器人（FANUC）现场编程3直接输入法设置方法三:直接输入法设置依次按键操作：MENU（菜单）--SETUP（设定）--F1TYPE（类型）--Frames（坐标系）进入坐标系设置界面，见画面1；按F3OTHER（坐标）

选择ToolFrame（工具坐标）进入工具坐标系的设置界面，见画面2；画面1画面2步骤如下:画面3画面4在画面1中移动光标到所需设置的TCP点，按键F2DETAIL（细节）进入详细界面；

按F2METHOD（方法）

，见画面3，移动光标,选择所用的设置方法DirectEntry（直接数值输入）

，按ENTER（回车）确认,进入画面4；移动光标到相应的项,用数字键输入值,按ENTER（回车）

键确认，重复步骤5，完成所有项输入DirectEntry：直接输入法4激活工具坐标系方法一：步骤：按PREV（前一页）键回到画面1；按F5SETING（设定号码），屏幕中出现：Enterframenumber：（输入坐标系号：）（见画面2）；用数字键输入所需激活的工具坐标系号，按ENTER（回车）键确认；屏幕中将显示被激活的工具坐标系号，即当前有效工具坐标系号（见画面3）。画面1画面2画面3激活工具坐标系：激活坐标系就是使给坐标系称为机器人当前使用的坐标系方法二：步骤：按SHIFT+COORD键，弹出黄色对话框；把光标移到Tool（工具）行，用数字键输入所要激活的工具坐标系号，即可。5检验工具坐标系具体步骤如下：1检验X,Y,Z方向:将机器人的示教坐标系通过COORD键切换成工具(TOOL)坐标系；示教机器人分别沿X，Y，Z方向运动，检查工具坐标系的方向设定是否符合要求。

检验工具坐标系：2检验TCP位置:将机器人的示教坐标系通过COORD键切换成全局坐标系；移动机器人对准基准点，示教机器人绕X，Y，Z轴旋转，检查TCP点的位置是否符合要求。

以上检验如偏差不符合要求，则重复设置步骤。工业机器人（FANUC）现场编程任务3设置用户坐标系可于任何位置以任何方位设置的坐标系。最多可以设置9个用户坐标系，它被存储于系统变量$MNUFRAME。设置方法三点法四点法直接输入法设置用户坐标系1三点法设置：三点法即是对坐标系的原点、X轴方向上一点、XY平面上的一点进行示教，依次按键操作：MENU（菜单）--SETUP（设定）--F1TYPE（类型）--Frames（坐标系）进入坐标系设置界面，见画面1；2.按F3OTHER（坐标）选择USERFrame（用户坐标）

进入用户坐标系的设置界面，见画面2；画面1画面2步骤：按F2METHOD（方法），见画面3,移动光标,选择所用的设置方法Threepoint（3点记录），按ENTER（回车）

确认,进入具体设置画面；Threepoint：三点法；画面2画面3移动光标至想要设置的用户坐标系，按F2DETAIL（细节）进入设置画面3；画面4画面5记录OrientOriginPoint（坐标原点）

：光标移至OrientOriginPoint（坐标原点），按SHIFT+F5RECORD（位置记录）

记录。当记录完成，UNINIT（未示教）变成RECORDED（记录完成），见画面5。将机器人的示教坐标切换成全局(WORLD)坐标；画面4画面5记录X方向点：示教机器人沿用户自己希望的+X方向至少移动250mm；光标移至XDirectionPoint（X轴方向）行，按SHIFT+F5RECORD（位置记录）记录；记录完成，UNINIT（为示教）变为RECORDED（记录完成）移动光标到OrientOriginPoint（坐标原点）；按SHIFT+F4MOVE_TO（位置移动）

使示教点回到OrientOriginPoint（坐标原点）。画面6记录Y方向点：示教机器人沿用户自己希望的+Y方向至少移动250mm；光标移至YDirectionPoint（Y轴方向）行，按SHIFT+F5RECORD（位置记录）记录；记录完成，UNINIT（未示教）变为USED（设定完成）；移动光标到OrientOriginPoint（坐标原点）；按SHIFT+F4MOVE_TO（位置移动）使示教点回到OrientOriginPoint

（坐标原点）。记录了所有点后，相应的项内有数据生成。X，Y，Z的数据：代表当前设置的用户坐标系的原点相对于WORLD坐标系的偏移量。W，P，R的数据：代表当前设置的用户坐标系相对于WORLD坐标系的旋转量。2四点示教法设置用户坐标系所谓四点示教法就是对以下四点进行示教得到新的用户坐标系。平行于坐标系的X轴的始点，X轴方向点、XY平面上的一点、坐标系的原点。具体操作步骤：依次按键操作：【MENU】（菜单）--【SETUP】（设定）--F1【Type】（类型）--【Frames】（坐标系）进入坐标系设置界面，见图3-48；显示用户坐标系一览画面用户坐标系一览画面将光标指向将要设定的用户坐标系编号所在行，如5行。光标指向5，要设定额坐标系号按下F2“DETAIL”键，出现所选坐标系编号的用户坐标系设置画面，如图3-50。选择“FourPoint”四点法，按“ENTER”出现基于四点法的用户坐标系设定画面，如图3-51。输入注释将光标移到orientoriginpoint方向原点，点动机器人使工具中心点到要设定的方向点。按shift+F5[RECORD]记录，如图3-53。图3-53录方向原点后的画面参照三点设置法，记录X方向点和Y方向点。将光标移到SestemOrigin(坐标原点)，示教机器人，使工具中心点指向想要设定的原点。按shift+F5[RECORD]记录，出现坐标系设定完成画面，如图3-54。X，Y，Z的数据：代表当前设置的用户坐标系的原点相对于WORLD坐标系的偏移量。W，P，R的数据：代表当前设置的用户坐标系相对于WORLD坐标系的旋转量。记录了所有点后，相应的项内有数据生成。按下PREV返回键，显示用户坐标一览，可以确认所示用户坐标系设定值XYZ偏移数据出现在列表中。工业机器人（FANUC）现场编程直接输入法设