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TCP指的是工具中心点(Tool Center Point,TCP)。
工业现场的机器人实际上是有多个轴的机械手臂。要想让机器人完成指定的生产任务,通常需要在机器人的末端固定一个工具,比如焊接机器人的焊枪、涂胶机器人的胶枪、搬运机器人的夹具等。由于各工具的大小、形状各不相同,这样就产生一个问题:如何选择一个点来代表整个工具呢?这就是本文要讨论的话题:机器人的工具中心点。
“工具中心点”的英文名称为“Tool Central Point”,简写为“TCP”。初始状态的工具中心点(TCP)是工具坐标系(Tool Coordinate System)的原点。当我们以手动(Jogging)或者编程(Programming)的方式让机器人去接近空间的某一点时,其本质是让工具中心点去接近该点。因此可以说机器人的轨迹运动,就是工具中心点(TCP)的运动。
同一个机器人可以因为挂载不同的工具,而有不同的工具中心点;但是同一时刻,机器人只能处理一个工具中心点。比如,使用不同尺寸的焊枪,其枪口的位置肯定是不同的;但我们一次只能用一把焊枪,不能同时用两个。
为完成各种作业任务,需要在工业机器人末端安装各种不同的工具,如喷枪、抓手、焊枪等。由于工具的形状、大小各不相同,在更换或者调整工具之后,机器人的实际工作点相对于机器人末端的位置会发生变化。
目前普遍采用的方法是在库卡机器人工具上建立一个工具坐标系,其原点即为工具中心点(Tool Center Point,TCP)。
库卡机器人在此坐标系内进行编程,当工具调整后,只需重新标定工作坐标系的位姿,即可使机器人重新投入使用。
工具中心点(TCP)有两种基本类型:移动式工具中心点(Moving TCP)和静态工具中心点(Stationary TCP)。
移动式工具中心点(Moving TCP)比较常见,它的特点是会随着机器人手臂的运动而运动。比如焊接机器人的焊枪、搬运机器人的夹具等。
静态工具中心点(Stationary TCP)是以机器人本体以外的某个点作为中心点,机器人携带工件围绕该点做轨迹运动。比如在某些涂胶工艺中,胶枪喷嘴是固定的,机器人抓取玻璃围绕胶枪喷嘴做轨迹运动,该胶枪喷嘴就是静态工具中心点。
机器人调试时首先要设置工具数据(Tool Data),其内容包括设置工具中心点(TCP)、工具的重量和重心。ABB机器人在出厂时有一个默认的工具数据(tool0),tool0定义的TCP在机器人第六轴法兰盘的中心处(以六轴机器人为例)。在实际生产时要根据安装工具的不同,定义不同工具数据。比如下面这张图就有五个不同的工具数据(Tool Data)。
TCP 的类型
1、常规 TCP
无论是何种的工业机器人,事先都定义了一个工具坐标系,无一例外地将这个坐标系XY平面绑定在机器人第六轴的法兰盘平面上,坐标原点与法兰盘中心重合。
显然,这时TCP就在法兰盘中心。不同的机器人有不同的称呼,ABB机器人把这个工具坐标系称为tool0,REIS机器人称之为 _tnull。
2、固定 TCP
前面介绍的TCP是跟随机器人本体一起运动,但是也可以将TCP定义为机器人本体以外静止的某个位置。常应用在涂胶上,胶罐喷嘴静止不动,机器人抓取工件移动。其本质是一个工件坐标系。
3、动态 TCP
前面介绍的TCP是相对于机器人本体法兰盘坐标系,或者大地坐标系,但随着更复杂的应用,TCP可以延伸到机器人本体轴外部,应用在TCP需要相对法兰盘做动态变化的场合。这种可称之为动态工具( Dynamic Tool),其TCP可称之为动态TCP 。
注:本文章文字、图片部分来自网络
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