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2. 术语定义


控制器: 机械臂的核心部分,它是机械臂控制系统的集成。


末端执行器: 末端执行器安装在机械臂手腕(末端)的前端,用来安装夹持器和专用工具(如机械爪、真空吸头等),可以直接执行工作任务。


使能机械臂: 给机械臂上电,且开启机械臂电机,机械臂使能后,可正常开始运动。


TCP: 工具中心点(默认为法兰盘中心)。


TCP运动: 目标位置为笛卡尔空间坐标点的运动,末端在运动中遵循指定的轨迹(圆弧,直线等)。


TCP负载(末端负载): 负载重量是指实际的(末端执行器+托运外物)的重量,单位是kg。X/Y/Z轴表示TCP的重心相对于默认工具坐标系(位于法兰中心)的位置,单位是mm。


TCP偏移(末端执行器偏移): 设置TCP(末端执行器)坐标系与定义在法兰中心的工具坐标系之间的相对偏移量,单位是mm。


Roll/Pitch/Yaw(RPY): Roll /Pitch/Yaw按顺序依次绕选定坐标系(基坐标系)的X/Y/Z旋转。
下面举例描述坐标系{B}姿态的一种方法: 例如首先将坐标系{B}和一个已知参考坐标系{A}重合。先将{B}绕X轴旋转γ,再绕Y轴旋转β,最后绕Z轴旋转α。 每个旋转都是绕着固定的参考坐标系{A}的轴,这种方法叫XYZ固定角坐标系,有时把他们定义为回转角(roll)、俯仰角(pitch)和偏转角(yaw)。
上面描述的就是XYZ欧拉角,旋转过程如下图所示:

等价旋转矩阵为:

ABRXYZ(γ,β,α)=RZ(α)RY(β)RX(γ)

注:γ对应roll;β对应pitch;α对应yaw。


轴角: Rx/Ry/Rz与 Roll/Pitch/Yaw 一样, 使用 3 个值表示姿态,但不是三个旋转角度,而是一个三维旋转向量[x,y,z]和一个旋转角度 phi(标量)的乘积。 轴角表示的性质:
假设旋转轴为[x,y,z], 旋转角度为 phi。则轴角表示即为[Rx, Ry, Rz] = [xphi, yphi, z*phi],其中[x,y,z]为单位向量,phi 为非负值,因而[Rx, Ry, Rz]的向量长度(模)即可推算旋转角度,向量方向即为旋转方向。 如果想表示逆向旋转,则将旋转轴向量[x,y,z]取反, phi 值不变。 使用 phi 和[x,y,z]同样可以推导出单位四元数的姿态表示 q = [cos(phi/2), sin(phi/2)*x, sin(phi/2)*y, sin(phi/2)*z]。

例如: 当前 TCP 坐标系的姿态是基坐标系围绕某个空间向量旋转某个角度得到的。比如用基坐标系表示的旋转轴的向量为[1, 0, 0],旋转角度为 180 度 (pi 弧度),则这个姿态的轴角表示即为[π, 0, 0]。如果旋转轴 为 [0.707, 0.707, 0],旋转角度为 90 度(π/2 弧度),则轴角姿态为[0.707*(pi/2), 0.707*(pi/2), 0]。


基坐标系: 基坐标系是以机器人安装基座为基准、用来描述机器人本体运动的笛卡尔坐标系。
任何机器人都离不开基坐标系,也是机器人TCP在三维空间运动所必须的基本坐标系(面对机器人前后:X轴 ,左右:Y轴, 上下:Z轴)

工具坐标系: 由工具中心点TCP与坐标方位组成。
如果没有设置TCP偏移,那么默认工具坐标系位于法兰中心,是以工具中心点作为零点,机器人的轨迹参照工具坐标系。

用户坐标系: 用户坐标系可定义为机器人运动范围内的任意位置,设定任意角度的X、Y、Z 轴,坐标系的方向根据客户需要任意定义。     A:基坐标系   B:TCP坐标系   C:用户坐标系


手动模式: 即示教模式或力矩模式,在该模式下,操作人员可直接手动控制机械臂。


示教灵敏度: 示教灵敏度范围1~5个等级。设定的值越大,示教灵敏度等级越高,开启示教模式拖拽关节所需的力越小。


碰撞灵敏度: 碰撞灵敏度范围0~5个等级,设置为0时表示不开启碰撞检测。设定的值越大,碰撞灵敏度等级越高,机械臂碰撞检测后所需的力越小。


GPIO: 通用型输入输出。 对于输入,可以通过读取某个寄存器来确定引脚电位的高低; 对于输出,可以通过写入某个寄存器来让这个引脚输出高电位或者低电位;


安全边界: 该模式被激活后,可以限制机械臂笛卡尔空间的边界范围,如果工具法兰中心(TCP偏移点)超出设置的安全边界,机械臂将停止运动。


缩减模式: 该模式被激活后,机械臂的笛卡尔运动的最大运动线速度、关节运动的最大关节速度和关节范围将受到限制。