Es gibt sechs gemeinsame Koordinatensysteme für Industrie -Roboter: Basiskoordinate, DH, Gelenke, Welt, Workbench, Tools
Industrie -Roboter können in verschiedenen Anwendungen in automatisierten Vorgängen wie Schweißen, Sprühen, Polieren verwendet werden,Laden und Entladen und Sortieren. Solange eine geeignete Lösung verfügbar ist, können verschiedene Anwendungen verwirklicht werden. Diese sind alle auf den flexiblen Gebrauch von Koordinatensystemen durch Roboter angewiesen. Die Bedeutung von industriellen Roboterkoordinatensystemen besteht darin, Roboter, die Programmierung und Debuggen zu vereinfachen, sich an komplexe Anwendungsszenarien anzupassen, die Konsistenz und Genauigkeit und viele andere Aspekte zu vereinfachen.
Das Koordinatensystem ist wie ein Kompass für Roboteroperationen, der die Position und Haltung des Roboters bestätigt oder Maßstäbe für andere Werkstücke festlegt. Es gibt verschiedene Arten von Koordinatensystemen, die in der Robotik verwendet werden, einschließlich des Basiskoordinatensystems, des DH -Koordinatensystems, des Gelenkkoordinatensystems, des Weltkoordinatensystems, des Workbench -Koordinatensystems und des Werkzeugkoordinatensystems.
1. Basiskoordinatensystem
Das Basiskoordinatensystem ist das Referenzkoordinatensystem für die Robotermontagebasis, normalerweise mit dem Schnittpunkt der Robotermontageoberfläche und der ersten Rotationsachse als Ursprung. Es ist die Grundlage für andere Koordinatensysteme, die zur Beschreibung der Gesamtposition und Haltung des Roboters verwendet werden. Das Basiskoordinatensystem ist ein festes Koordinatensystem, das sich nicht mit der Haltung des Roboters ändert. Der Ursprung des Basiskoordinatensystems befindet sich im Allgemeinen an der Schnittstelle der Montagebereich des Roboters und der ersten Drehachse, wobei sich die x-Achse vorwärts bewegt, die y-Achse nach links und die Z-Achse nach oben bewegt, folgt der rechten Regel.
Die Hauptfunktion des Basiskoordinatensystems besteht darin, einen stabilen Referenzpunkt für den Roboter bereitzustellen und eine genaue Bewegungssteuerung zu ermöglichen. Selbst im Falle von Änderungen der gemeinsamen Rotation und des Torsionswinkels kann das Basiskoordinatensystem die Genauigkeit und Konsistenz der Roboterbewegung in komplexen industriellen Anwendungen sicherstellen. Es ist erforderlich, mehrere verschiedene Koordinatensysteme zu etablieren, um den unterschiedlichen Produktionsbedarf zu decken. Das Basiskoordinatensystem dient als Benchmark für diese Koordinatensysteme und ermöglicht es Robotern, zwischen verschiedenen Koordinatensystemen flexibel zu wechseln, wodurch die Produktionseffizienz und die Genauigkeit der Bearbeitung verbessert werden.
2. DH -Koordinatensystem
Der vollständige Name istDenavit Hartenberg Koordinatensystem, was ein mathematisches Modell ist, das zur Beschreibung der geometrischen Beziehungen zwischen Roboterverbindungen verwendet wird. Es wird in Feldern wie kinematischer Robotermodellierung, Flugbahnplanung und Bewegungskontrolle häufig verwendet.
Das DH -Koordinatensystem beschreibt die räumliche Beziehung zwischen benachbarten Verbindungen eines Roboters durch vier Parameter: Linklänge AA, Link -Offs -Winkel Alpha Alpha, Drehwinkel -Theta und Verbindungswinkel -Beta. Diese Parameter definieren die Transformationsbeziehung von einem Koordinatensystem zum anderen, einschließlich Rotations- und Übersetzungsoperationen. Diese Methode legt ein Koordinatensystem auf jeder Verbindungsstange fest und erreicht die Koordinatenumwandlung auf zwei Verbindungsstäben durch homogene Koordinatentransformation. In einem Multi-Link-Seriensystem können mehrere Verwendungszwecke der homogenen Koordinatentransformation die Beziehung zwischen Kopf- und Endkoordinatensystemen herstellen, und jede Achse dreht sich immer um die Z-Achse dieses Achsenkoordinatensystems, wenn sie sich bewegen.
Die DH -Parametermethode legt ein Koordinatensystem auf jedem Verbindungsstab fest und verwendet eine homogene Transformationsmatrix (4x4 -Matrix), um die Transformationsbeziehung zwischen benachbarten Koordinatensystemen zu beschreiben. In einem Multi-Link-System kann durch die mehrmalige Anwendung dieser Transformationsmatrizen die Beziehung zwischen Kopf- und Endkoordinatensystemen hergestellt werden, um das kinematische Modell des gesamten Systems zu beschreiben.
Die DH -Parametermethode lautet:
Beschriften Sie jede Verbindungsstange (stellen Sie ein Koordinatensystem fest).
Beschreiben Sie die Beziehung zwischen benachbarten Verknüpfungen mit vier Parametern.
Berechnen Sie die endgültige Position und Richtung von der ersten Stange bis zur letzten Stange.
3.. Gelenkkoordinatensystem
Das Gelenkkoordinatensystem ist ein Referenzkoordinatensystem, das auf den Achsen jeder Verbindung eines Roboters basiert und zur Beschreibung des Bewegungszustands jeder Verbindung des Roboters verwendet wird. Jede Verbindung hat ein entsprechendes Koordinatensystem, mit dem die Rotation und Richtung der Verbindung aufgezeichnet werden. Der Ursprung des Gelenkkoordinatensystems wird normalerweise auf den Mittelpunkt der Verbindung eingestellt, was den absoluten Winkel jedes Gelenks relativ zu seiner Ursprungsposition widerspiegelt.
Durch die Kontrolle der Winkel im Gelenkkoordinatensystem kann eine unabhängige Bewegung jeder Achse des Roboters erreicht werden. Zum Beispiel können wir eine Achse des Roboters steuern, um sich von Punkt A nach Punkt B zu bewegen, und zwei Achsen, um sich von Punkt C nach Punkt D zu bewegen. Jede Achse kann unabhängig aufgezeichnet werden und komplexe Aktionskombinationen können abgeschlossen werden.
Nur um hinzuzufügen, hängt der Ursprung des gemeinsamen Koordinatensystems mit dem Wert des Motorcodierers zusammen. Das System erfasst den Encoderwert eines Zustands als Ursprung, und in diesem Zustand sind die gemeinsamen Koordinatenwerte alle 0. Der Roboter verwendet einen Absolutwert -Encoder -Motor, der von einer Batterie im Ausschalten der Stromversorgung betrieben wird. Nach dem Neustart liest das System den absoluten Encoderwert des Motors aus dem Speicher, um sicherzustellen, dass der Ursprung nicht verloren geht.
4. Weltkoordinatensystem
Die Richtung des Weltkoordinatensystems stimmt mit der Richtung des Roboterbasiskoordinatensystems überein, was bedeutet, dass die Richtungen X, Y und Z Achse des Weltkoordinatensystems und des Roboter -Basiskoordinatensystems gleich sind. Die Daten des Koordinatensystems XYZ werden erhalten, indem die Verknüpfungsparameter jeder Achse hinzugefügt werden, die verwendet werden, um welchen Punkt im Raum der Roboter befindet, und seine Position im Raum bestimmen.
X-Achse: x1eec + l34b + l56y
Achse: Y1EEC Z-Achse: Z+L 23+ L34A UVW. Die drei Datenelemente werden durch Euler -Winkel dargestellt, und die Drehrichtung ist rx ry, rz.
RX: Der Drehwinkel um die x-Achse.
RY: Der Rotationswinkel um die y-Achse.
RZ: Der Rotationswinkel um die Z-Achse.
5. Workbench -Koordinatensystem
Ein manuelles Weltkoordinatensystem für eine bestimmte Arbeitsplattform. Wenn die Arbeitsebene des Roboters nicht parallel zum Basiskoordinatensystem ist, um das Debuggen zu erleichtern, wird das Workbench -Koordinatensystem an den beiden Kanten der Workbench als Referenzachsen festgelegt.
Warum brauchen wir ein Workbench -Koordinatensystem?
① Bequemes Debugging: Wenn die Arbeitsebene des Roboters nicht parallel zum Basiskoordinatensystem ist und direkt das Basiskoordinatensystem den Debugging -Prozess kompliziert.
② Vereinfachung des Betriebs: Das Workbench -Koordinatensystem verschiebt den Referenzpunkt des Roboters vom Basiskoordinatensystem zum Ursprung des Workbench -Koordinatensystems, wodurch der Betrieb intuitiver wird.
Nach der Einrichtung bewegt sich der Bezugspunkt des Roboters vom Basiskoordinatensystem zum Ursprung des Workbench -Koordinatensystems, und die Richtung des Koordinatensystems stimmt mit der Basiskoordinate überein. Einstellungsmethode: Wählen Sie eine Ecke der Workbench, zeichnen Sie PO-, PX- und PY -Punkte nacheinander auf und bestätigen Sie die Modifikationen. Die Richtung des Workbench-Koordinatensystems bezieht sich auf die Basiskoordinate, um sicherzustellen, dass die Z-Achse-Richtung konsistent ist. Nachdem sich der Roboter zu PO bewegt, wechselt es zum Koordinatensystem der Workbench -Koordinaten mit XYZ -Werten von 0.
PO: Der Ursprung des Workbench -Koordinatensystems.
PX: Zeigen Sie in die X-Achse-Richtung.
PY: Zeigen Sie in die y-Achse-Richtung.
Änderung bestätigen: Klicken Sie auf OK, um das Workbench -Koordinatensystem zu ändern und festzulegen.
6. Werkzeugkoordinatensystem
Das Werkzeugkoordinatensystem von Industrie -Robotern ist ein Koordinatensystem, das die Position und Orientierung der Endeffektoren des Roboters wie Saugbecher, Greifer, Schweißwaffen usw. beschreibt. Seine Kernfunktion besteht darin, die Position und Richtung des Werkzeugmittepunkts (TCP) zu definieren, die als Ursprung verwendet werden, um die Haltung des Werkzeugs durch die Richtung und den Winkel des X, y, und die Ache zu beschreiben, und des X, y, y, y, y, y, y, y, y und y, y, y, y und y, y und y, y, y und y, y und y und y und y und y, y und y und y und y, y, verwendet. Geeignet für Szenarien, die eine häufige Einstellung der Werkzeughaltung erfordern.
TCP befindet sich normalerweise an der Spitze- oder Endflanschmitte des Werkzeugs, und die beiden können durch Kalibrierung umgeschaltet werden.
Normalerweise befindet sich die Referenz zur Transformation der Einstellung des Endes TCP am Mittelpunkt des Flansches des Roboters, wobei sich die U -Achse um die x -Achse dreht, die V -Achse um die y -Achse und die W -Achse um die Z -Achse drehen.
Wenn das Gerät am Ende installiert ist, muss der Referenzpunkt des Tools vom Flanschkoordinatensystem zum Endeffektor transformiert werden. Im Allgemeinen wird die 6- -Punktmethode zur Kalibrierungsberechnung verwendet. Beim Umschalten zum kalibrierten Werkzeugkoordinatensystem ist der Referenzpunkt für die Berechnung der Roboterhaltung nicht mehr das Flanschkoordinatensystem, sondern die kalibrierte Position.
6- Punktkalibrierungsmethode
Schritt: Wählen Sie einen festen Referenzpunkt aus. Datensätze 6 Datensätze, indem Sie den Referenzpunkt an verschiedenen Positionen über das Ende des Geräts kontaktieren. Berechnen Sie die Position und Richtung des Referenzpunkts am Ende des Geräts relativ zum Flanschkoordinatensystem basierend auf den aufgezeichneten Daten.
Ergebnis: Nach der Kalibrierung ist der Referenzpunkt des Werkzeugkoordinatensystems nicht mehr das Flanschkoordinatensystem, sondern die Position des Ende der Gerät.
Die Anwendung von Koordinatensystemen für Roboter ist entscheidend für die Bestimmung ihrer Haltung und Position. Diese Koordinatensysteme spielen eine wichtige Rolle in verschiedenen Anwendungsszenarien und tragen dazu bei, eine präzise Bewegungsregelung und Aufgabenausführung zu erreichen. Welches Koordinatensystem verwenden Sie am häufigsten?