工业机器人运动位置知识详解

机器人运动空间位置的确定

    我们伸手去拿一个东西，似乎不需要准确告诉手要伸多长距离手臂转多大角度，反正在触手可及的范围内伸手过去拿过来就可以了，对机器人可就没那么简单了，要去拿一个物件，要准确定义物件的空间位置，这样才能让机器人按既定的程序伸到所需的位置，空间位置的定义，就是坐标。机器人程序中所有点的位置都和坐标系关联，同时这个坐标系也可能和另一个坐标系关联。

    机器人的各种坐标系都由正交的右手定则来决定，如图1所示。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（见图2）。

图1 右手坐标系

图2 旋转坐标系

常用的坐标系是绝对坐标系、机座坐标系、机械接口坐标系和工具坐标系。

（1）绝对坐标系与机器人的运动无关，以地球为参照系的固定坐标系（见图3），符号为O0、X0、Y0、Z0。原点O0、X轴正方向由用户根据需要来确定；+Z轴与重力加速度的矢量共线，通俗的说就是Z轴垂直于地面，但方向相反。

（2）机座坐标系是以机器人机座安装平面为参照系的坐标系，符号为O1、X1、Y1、Z1。原点O1由机器人制造厂规定；+Z1轴垂直于机器人机座安装面，指向机器人机体；X1轴方向由原点指向机器人工作空间中心点Cw（见GB／T12644—2001）在机座安装面上的投影。当由于机器人的构造不能实现此约定时，X1轴的方向可由制造厂规定。

（3）机械接口坐标系是以机械接口为参照系，符号为Om、Xm、Ym、Zm。原点Om是机械接口的中心；+Zm轴的方向垂直于机械接口中心，并由此指向末端执行器；+Xm轴由机械接口平面和X1、Z1平面（或平行于X 1、Z 1）的交线来定义，同时机器人的主、副关节轴处于运动范围的中间位置。当机器人构造不能实现此约定时，应由制造厂规定主关节轴位置。+Xm轴的指向远离Z 1轴。

（4）工具坐标系以安装在机械接口上的末端执行器为参照系（见图4），符号为Ot、Xt、Yt、Zt。原点Ot是工具中心点；+Zt轴与工具有关，通常是工具指向；在平板式夹爪型夹持器夹持时，+Yt是手指运动平面的方向。

图3 坐标系示例

图4工具坐标系