工业机器人核心技术解析：坐标系与应用

工业机器人技术是一门综合性的学科，它涉及机械工程、电子工程、计算机科学等多个领域，主要用于自动化生产线上执行重复性高、精度要求高的任务。本文将围绕汇川技术2016年12月的工业机器人技术基础展开讨论，主要包括以下几个关键知识点： 1. **机器人位姿变换**：这是理解机器人动作的基础，机器人在不同坐标系之间的转换是关键。位姿变换涉及到坐标系间的映射，如关节坐标系、基座坐标系、工具坐标系和用户坐标系，它们各自有特定的应用场景。 - **关节坐标系**：描述了机器人各关节相对于标定零点的位置，通常用度表示旋转轴，线性轴用毫米表示。它在调试时非常有用，例如检查关节运动方向、处理奇异报警和轴限位。 - **基座坐标系**：又称为直角坐标系，其中Z轴是第一轴的垂直方向，X轴指向回零后的正前方，Y轴由右手定则确定。用户可以在该坐标系下进行现场点位示教。 - **工具坐标系**：工具安装在机器人末端法兰盘上，初始时可能与基座坐标系方向不同。安装工具后，需要调整其方向以适应加工需求。 - **用户坐标系**：根据操作者的实际工作需要，用户会在特定平面上建立自己的坐标系，便于示教和程序复制，提高生产效率。 2. **机器人运动学**：研究机器人如何从一个位置移动到另一个位置，以及如何改变其姿态。它探讨了机器人关节运动与末端执行器位置的关系，以及如何通过关节参数计算出末端位置。 3. **机器人动力学**：关注机器人在运动过程中的力和力矩，包括驱动力、阻力和惯性等因素。理解机器人动力学有助于优化运动控制策略，确保机器人的稳定性和响应速度。 4. **机器人性能指标**：这些指标包括但不限于工作范围、精度、速度、负载能力、重复定位精度等，是衡量机器人性能的重要依据。了解这些指标对于选择合适的机器人以及评估其在实际应用中的表现至关重要。 5. **坐标系的奇异问题**：空间插补过程中，机器人可能会遇到奇异现象，如关节坐标系原点接近共线或5轴关节坐标系位置特殊等。识别并解决这些问题对保证机器人正常运行非常重要。 掌握工业机器人的技术基础，能够帮助我们深入理解机器人如何在不同的坐标系之间转换，如何设计有效的运动路径，以及如何优化其性能以满足特定的生产任务。同时，了解和处理坐标系的奇异问题也能避免生产中的故障。这对于工业自动化和智能制造的发展具有重要意义。