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安川机器人的坐标系与负载标定!
发布时间:2026-11-12        浏览次数:46        返回列表

安川的特点:坐标系分层清晰、工具文件(Tool)同时承载 TCP 坐标 + 负载参数;自动负载推定只支持落地安装,倒挂 / 侧装必须手动输入重心、惯量。

一、安川六大坐标系

  1. 关节坐标系:单独控制 S/L/U/R/B/T 每个轴,调零点、回原点、卡住时用,没有 XYZ 概念

  2. 直角坐标系(基坐标系 base):原点在机器人底座法兰中心,固定不动;机器人相对底座 XYZ 移动,机床上下料默认常用

  3. 圆柱坐标系:以 S 轴为中心,径向、角度、高度运动,码垛、环形工件偶尔用

  4. 工具坐标系(TOOL):原点在 TCP,Z 轴沿工具朝向;焊枪、抓手、打磨头必备,安川最多支持 64 组工具文件(0~63),每组里面同时存 TCP 偏移 + 负载数据

    • 标定方式:5 点法(不同姿态对准同一个尖点)、7 点法,也可以直接输入法兰偏移 XYZ/RxRyRz

  5. 用户坐标系(工件坐标系 UCS):绑定工装 / 工作台,3 点标定(原点 + X 向点 + Y 向点);多工位、斜工作台、多机床单元非常方便,程序不用重写,只切换用户坐标号

  6. 示教线坐标系:弧焊专用,沿焊缝方向运动,其他工艺不用

基座安装姿态(落地 / 吊顶 / 墙装):在机器人安装参数里设置基座旋转角,控制器更新世界坐标→基座坐标变换矩阵,重力模型同步更新;但自动负载推定功能不会自动适配倒挂,倒挂不能自动测重心

二、负载标定

安川负载数据是绑定在 Tool 工具号里,一组 Tool 包含:

  • TCP 偏移(工具坐标)

  • 重量 W(kg)

  • 重心 CGX/CGY/CGZ(相对于法兰面中心,不是 TCP)

  • 三个转动惯量 Ixx、Iyy、Izz(kg・m²)

两种标定方式

方式 1:自动重心 / 负载推定

菜单:机器人 → 工具 → 选择工具号 → 实用工具 → 重心位置测量 流程:

  1. 装上抓手,拆掉拖拽管线(管线会干扰测量)

  2. 机器人自动回到测量原点(U/B/R 水平)

  3. 自动小幅摆动 U、B、T 轴,伺服采集力矩变化

  4. 控制器根据重力力矩反算出重量、重心坐标;惯量小时可自动估算惯量

限制:吊顶、侧装、倾斜安装不能用自动测量! 重力方向和算法模型不匹配,测出来完全错误,必须手动录入

方式 2:手动输入

直接填入:重量、重心三轴偏移、惯量张量;可以用三维软件算出重心与惯量,填入工具页面。

机床上下料倒挂场景几乎都用这个方式。

负载标定的作用

  1. 重力前馈补偿:控制器动力学模型实时抵消抓手自重,轨迹更稳、圆弧插补不变形

  2. 加速度 / 加减速自动限幅:偏心大负载自动降加速度,防止抖动、过冲

  3. 碰撞检测(冲击检出):负载参数正确,碰撞灵敏度才准;参数错容易误报警或者撞机不报警

  4. 保护减速机:力矩预测准确,长期运行减少冲击损伤

重点区分:工具负载 = 抓手本身;工件是动态负载,抓取工件后,安川支持【工件负载叠加】,程序里切换叠加负载参数,适合抓取不同重量毛坯的机床上下料。

三、安川这套体系对比库卡

  • 库卡:不管落地 / 倒挂 / 墙装,LoadDetermination 负载测定都支持自动识别,只要基座姿态参数设置好;

  • 安川:基座姿态可以设置,但自动负载推定只支持落地;倒挂 / 侧装只能手动输入重心惯量,这是工程上最容易踩坑的点。

四、机床上下料典型用法

  1. 建立 Tool0:双爪抓手 TCP,落地机自动测负载;倒挂机三维算出重心手动录入

  2. 建立用户坐标 UCS1:机床卡盘工件坐标系,示教 3 点

  3. 程序里切换 Tool、UCS;抓取毛坯时叠加工件负载

  4. 碰撞检出等级依托负载参数设置,防止进卡盘撞工装

五、常见报错

  • 负载推定失败:倒挂、管线拖拽、重心偏心过大、没回测量原点

  • 圆弧轨迹跑偏、抖动:重心 / 惯量填错

  • 频繁冲击报警:负载参数和实际不符。

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