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| 标准编号 | GB/T 16977-2019 (GB/T16977-2019) | | 中文名称 | 机器人与机器人装备 坐标系和运动命名原则 | | 英文名称 | Robots and robotic devices - Coordinate systems and motion nomenclatures | | 行业 | 国家标准 (推荐) | | 中标分类 | J07 | | 国际标准分类 | 25.040.30 | | 字数估计 | 14,135 | | 发布日期 | 2019-05-10 | | 实施日期 | 2019-12-01 | | 发布机构 | 国家市场监督管理总局、中国国家标准化管理委员会 | GB/T 16977-2019
Robots and robotic devices--Coordinate systems and motion nomenclatures
ICS 25.040.30
J07
中华人民共和国国家标准
代替GB/T 16977-2005
机器人与机器人装备
坐标系和运动命名原则
(ISO 9787:2013,IDT)
2019-05-10发布
2019-12-01实施
国 家 市 场 监 督 管 理 总 局
中国国家标准化管理委员会 发 布
目次
前言 Ⅰ
引言 Ⅱ
1 范围 1
2 规范性引用文件 1
3 术语和定义 1
4 坐标系和运动命名原则 2
4.1 右手坐标系 2
4.2 移动 3
4.3 转动 3
4.4 操作机轴的命名原则 4
5 坐标系 4
5.1 绝对坐标系O0-X0-Y0-Z0 4
5.2 机座坐标系O1-X1-Y1-Z1 4
5.3 机械接口坐标系Om-Xm-Ym-Zm 4
5.4 工具坐标系(TCS)Ot-Xt-Yt-Zt 5
5.5 移动平台坐标系Op-Xp-Yp-Zp 6
5.6 作业坐标系Ok-Xk-Yk-Zk 6
5.7 物体坐标系Oj-Xj-Yj-Zj 7
5.8 摄相机坐标系Oc-Xc-Yc-Zc 7
附录A(资料性附录) 各种机械结构类型机器人的应用示例 8
参考文献 11
前言
本标准按照GB/T 1.1-2009给出的规则起草。
本标准代替GB/T 16977-2005《工业机器人 坐标系和运动命名原则》,与GB/T 16977-2005相
比,主要技术变化如下:
---标准的适用范围从工业机器人扩展到机器人;
---第3章列出了所涉及的术语和定义;
---增加了与服务机器人相关的移动平台坐标系、作业坐标系、物体坐标系和摄像机坐标系。
本标准使用翻译法等同采用ISO 9787:2013《机器人与机器人装备 坐标系和运动命名原则》。
本标准由中国机械工业联合会提出。
本标准由全国自动化系统与集成标准化技术委员会(SAC/TC159)归口。
本标准起草单位:北京机械工业自动化研究所、立宏安全设备工程(上海)有限公司、遨博(江苏)机
器人有限公司、纳恩博(天津)科技有限公司、科沃斯机器人股份有限公司、上海交通大学、重庆鲁班机器
人技术研究院有限公司。
本标准主要起草人:杨书评、杨秋影、李立言、李煜、王野、杜超、罗雪刚、闫维新、何国田、周唯、刘颖、
王松。
本标准所代替标准的历次版本发布情况为:
---GB/T 16977-2005。
引 言
本标准是机器人与机器人装备的系列国家标准之一,与之相关的标准有:词汇、安全、通用特性、性
能规范及其试验方法和机械接口。这些标准之间是相互关联的,且和其他的标准有关。
本标准的附录A提供了各种机械结构类型机器人的应用实例。
机器人与机器人装备
坐标系和运动命名原则
1 范围
本标准定义和规范了机器人坐标系,也给出了机器人基本运动的符号表示法的命名原则,以便于对
机器人进行校准、测试和编程。
本标准适用于GB/T 12643-2013中定义的所有机器人和机器人装备。
2 规范性引用文件
下列文件对于本文件的应用是必不可少的。凡是注日期的引用文件,仅注日期的版本适用于本文
件。凡是不注日期的引用文件,其最新版本(包括所有的修改单)适用于本文件。
GB/T 12643-2013 机器人与机器人装备 词汇(ISO 8373:2012,IDT)
3 术语和定义
GB/T 12643-2013界定的以及下列术语和定义适用于本文件。为了便于使用,以下重复列出了
GB/T 12643-2013中的某些术语和定义。
3.1
构形 configuration
在任何时刻均能完全确定机器人形状的所有关节的一组位移值。
[GB/T 12643-2013,定义3.5]
3.2
机座安装面 basemountingsurface
机器人与其支承体间的连接表面。
[GB/T 12643-2013,定义3.9]
3.3
移动平台 mobileplatform
能使移动机器人实现全部运动的全部部件的组装件。
注:改写GB/T 12643-2013,定义3.18。
3.4
与机器人运动无关,参照大地的不变坐标系。
[GB/T 12643-2013,定义4.7.1]
3.5
机座坐标系 basecoordinatesystem
参照机座安装面的坐标系。
[GB/T 12643-2013,定义4.7.2]
3.6
参照机械接口的坐标系。
[GB/T 12643-2013,定义4.7.3]
3.7
工具坐标系 toolcoordinatesystem
参照安装在机械接口上的工具或末端执行器的坐标系。
[GB/T 12643-2013,定义4.7.5]
3.8
工作空间 workingspace
由手腕参考点所能掠过的空间,是由手腕各关节平移或旋转的区域附加于该手腕参考点的。
[GB/T 12643-2013,定义4.8.4]
3.9
工具中心点 toolcentrepoint
TCP
参照机械接口坐标系为一定用途而设定的点。
[GB/T 12643-2013,定义4.9]
3.10
移动平台原点 mobileplatformorigin
移动平台坐标系的原点。
[GB/T 12643-2013,定义4.11]
3.11
作业坐标系 taskcoordinatesystem
参照作业现场的坐标系,并表示为Ok-Xk-Yk-Zk。
[GB/T 19400-2003,定义3.3.5]
3.12
以物体为参照的坐标系,并表示为Oj-Xj-Yj-Zj。
[GB/T 19400-2003,定义3.3.6]
3.13
以监测作业现场的传感器为参照的坐标系,表示为Oc-Xc-Yc-Zc。
注:可安装视觉系统,用以测定随意放置的物体的位置和姿态。
[GB/T 19400-2003,定义3.3.7]
3.14
抓握型夹持器 grasp-typegripper
用(一个或多个)手指搬运物体的夹持器。
[GB/T 19400-2003,定义4.1.2.1]
4 坐标系和运动命名原则
4.1 右手坐标系
本标准中所描述的全部坐标系由正交的右手定则来确定,见图1。
图1 右手坐标系
4.2 移动
沿着X 轴、Y 轴和Z 轴的移动的表达方式如下所示:
+或-X 沿着X 轴;
+或-Y 沿着Y 轴;
+或-Z 沿着Z 轴。
4.3 转动
围绕X 轴、Y 轴和Z 轴的转动的表达方式如下所示:
+或-A 围绕X 轴;
+或-B 围绕Y 轴;
+或-C 围绕Z 轴;
A、B 和C 也分别称为回转角、俯仰角和偏转角。
A、B 和C 的正方向分别以X、Y 和Z 的正方向上右手螺旋前进的方向为正方向(见图2)。
一般转动都是由独立转动的组合来表达。
说明:
A ---回转角;
B ---俯仰角;
C ---偏转角。
图2 转动
4.4 操作机轴的命名原则
若轴由数字来定义,则紧靠机座安装面的第一个运动轴应为轴1,第2个运动轴应为轴2,依次类
推,并且轴m是与机械接口连接在一起的运动轴。
注:示例参见附录A。
5 坐标系
5.1 绝对坐标系O0-X0-Y0-Z0
绝对坐标系的原点O0 应由用户根据需要来确定。+Z0 轴与重力加速度矢量共线,但其方向相
反。+X0 轴的方向应由用户根据需要来确定(见图3)。
5.2 机座坐标系O1-X1-Y1-Z1
机座坐标系的原点O1 应由机器人制造商规定。+Z1 轴的正方向,垂直于机器人机座安装面,指
向其机械结构方向。+X1 轴的方向由原点开始指向机器人工作空间中心点在机座安装面上的投影Cw
(见图3和图4)。当由于机器人的构造不能实现此约定时,+X1 轴的方向应由制造商规定。
注:附录A中列举了机座坐标系和机械接口坐标系应用示例。
图3 坐标系示例
5.3 机械接口坐标系Om-Xm-Ym-Zm
机械接口坐标系的原点Om 是机械接口的中心。+Zm 轴的方向垂直离开机械接口中心。+Xm 轴
是由机械接口平面和Y1Z1 平面(或平行于X1Y1 的平面)的交线来定义的,并且+Xm 轴平行于+Z1
(+X1),同时机器人的主、副关节轴处于运动范围的中间位置。当机器人的构造不能实现此约定时,应
由制造商规定主关节轴的位置(见图3)。
注:附录A中给出了机座坐标系和机械接口坐标系应用示例。
图4 机器人工作空间示例
5.4 工具坐标系 (TCS)Ot-Xt-Yt-Zt
工具坐标系的原点Ot是工具中心点(TCP)(见图5)。+Zt轴是与工具相关的,通常是工具的指
向。在平板式夹爪夹持器夹持时,+Yt轴是在手指运动平面的方向。
图5 工具坐标系示例
5.5 移动平台坐标系Op-Xp-Yp-Zp
移动平台坐标系的原点Op 就是移动平台的原点。+Xp 轴通常是指的移动平台前进的方向。
+Zp轴通常是指的移动平台向上的方向(见图6)。
图6 移动平台坐标系示例
5.6 作业坐标系Ok-Xk-Yk-Zk
作业坐标系的说明见......
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