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4 轴 SCARA 机器人的坐标标定是实现精准抓取、定位的核心步骤，核心目标是建立机器人关节坐标与世界坐标的对应关系，消除机械安装误差、传动间隙带来的定位偏差。4 轴 SCARA 的标定需分阶段完成：关节零点标定→工具坐标系（TCP）标定→用户坐标系标定→传送带跟踪标定，以下是每一步的实操方法，适配爱普生、欧姆龙、雅马哈等主流品牌。

一、标定前的准备工作

1. 硬件准备

• 标定工具：标准标定块（已知尺寸的立方体 / 圆柱件）、百分表 / 千分表（精度 ±0.01mm）、尖嘴治具（替代末端抓手，便于定位）。

• 辅助工具：扳手（紧固关节）、水平仪（校准机器人安装基面水平）。

2. 软件准备

• 打开机器人控制器软件（如爱普生 RC+、欧姆龙 FZ4），进入手动操作模式（JOG 模式），确保机器人能手动点动各轴。

3. 前提条件

• 机器人安装牢固，无松动；各轴运行顺畅，无卡顿、异响。

• 末端抓手 / 治具已安装完毕（标定后禁止拆卸，否则需重新标定）。

二、核心标定步骤（4 步必做）

步骤 1：关节零点标定（基础中的基础，解决 “原点偏移” 问题）

4 轴 SCARA 的 4 个轴分别是：J1（基座旋转）、J2（大臂旋转）、J3（小臂旋转）、J4（末端旋转）。关节零点是机器人的机械原点，若零点偏移，所有坐标都会出错。

1. 标定原理

通过机器人自带的零点传感器（光电开关 / 接近开关）或机械挡块，找到各轴的机械极限位置，将此位置设为关节坐标的0°。

2. 实操步骤（以爱普生 LS 系列为例）

1. 进入控制器软件的 “零点标定” 界面，选择 “自动零点标定” 或 “手动零点标定”。

• 自动标定（推荐）：控制器控制各轴缓慢转动，触发零点传感器时，自动记录当前关节角度为零点。

• 手动标定（无传感器时）：手动点动各轴至机械挡块处（轻微接触即可，避免硬撞），在软件中选择 “设置零点”，将当前关节角度设为0°。

2. 标定完成后，手动将机器人移动到任意位置，再执行 “返回零点” 指令，若机器人能精准回到零点位置，说明标定成功。

3. 注意事项

• 零点标定后，需紧固各轴的机械锁紧螺母，防止零点偏移。

• 若机器人碰撞过，需重新进行零点标定。

步骤 2：工具坐标系（TCP）标定（关键！解决 “抓手末端定位” 问题）

TCP（Tool Center Point）指工具末端的中心点（如夹爪的抓取中心点、吸盘的吸附中心点）。默认情况下，机器人以法兰盘中心为原点，安装抓手后必须标定 TCP，否则会出现 “看起来到位，实际没抓到” 的问题。

1. 标定方法：4 点法标定（最常用，适配所有 SCARA 机器人）

适用场景：工具末端为尖点（如尖嘴治具）或对称形状（如圆形吸盘）。

2. 实操步骤

1. 安装尖嘴治具：将尖嘴治具安装在机器人法兰盘上，确保治具垂直向下。

2. 选择 4 个标定点：在工作台上放置一个固定的尖点参照物（如百分表测头、标定针）。

3. 手动示教 4 个姿态：

• 姿态 1：机器人 J1 轴0°，移动末端尖嘴，精准接触参照物尖点，记录当前世界坐标（X1,Y1,Z1）。

• 姿态 2：J1 轴旋转90°，保持尖嘴接触参照物尖点，记录坐标（X2,Y2,Z2）。

• 姿态 3：J1 轴旋转180°，重复操作，记录（X3,Y3,Z3）。

• 姿态 4：J1 轴旋转270°，重复操作，记录（X4,Y4,Z4）。

4. 自动计算 TCP：将 4 个点的坐标输入机器人控制器，软件会自动计算出 TCP 相对于法兰盘的偏移量（ΔX,ΔY,ΔZ,ΔR），生成工具坐标系（如 Tool01）。

5. 验证标定结果：切换到新标定的工具坐标系，手动移动机器人，使 TCP 在不同姿态下都能精准接触参照物尖点，无偏移则标定成功。

3. 替代方法：1 点法标定（简单，精度略低）

若工具末端与法兰盘中心重合（如无加长杆的吸盘），可直接将法兰盘中心设为 TCP：

• 在软件中设置工具坐标系偏移量 ΔX=0, ΔY=0, ΔZ=0, ΔR=0。

步骤 3：用户坐标系标定（适配产线布局，解决 “工件坐标系对齐” 问题）

用户坐标系（User frame）是以工件或产线为基准的坐标系，默认世界坐标系以机器人基座为原点，而实际生产中需要以传送带、工装夹具为基准，因此需标定用户坐标系。

1. 标定方法：3 点法标定（平面用户坐标系，SCARA 常用）

2. 实操步骤

1. 定义用户坐标系的 3 个基准点：

• 原点（P1）：工装夹具的左上角顶点（或传送带的起始点）。

• X 轴方向点（P2）：在 P1 的 X 轴正方向上，选择一个已知距离的点（如距离 P1 100mm 处）。

• Y 轴方向点（P3）：在 P1 的 Y 轴正方向上，选择一个已知距离的点（如距离 P1 50mm 处）。

2. 手动示教 3 个点：

• 切换到世界坐标系，手动移动机器人 TCP，依次精准接触 P1、P2、P3，分别记录坐标。

3. 生成用户坐标系：将 3 个点的坐标输入控制器，软件自动计算用户坐标系的原点和坐标轴方向，生成用户坐标系（如 User01）。

4. 验证标定结果：切换到 User01，移动机器人到X=100,Y=50的位置，检查 TCP 是否与 P2、P3 的实际位置一致。

步骤 4：传送带跟踪标定（专属传送带抓取场景，解决 “动态同步” 问题）

若机器人需在运动的传送带上抓取工件，需额外进行传送带跟踪标定，建立机器人坐标与传送带运动方向的对应关系。

1. 实操步骤

1. 标定传送带运动方向：

• 在传送带上放置一个工件，启动传送带，记录工件在机器人世界坐标系中的运动方向（如沿 X 轴正方向运动）。

2. 速度同步系数标定：

• 设定传送带以固定速度V1运行，PLC 通过编码器采集速度并发送给机器人。

• 机器人在 X 轴方向叠加速度V1，手动控制机器人跟踪工件，调整速度同步系数K，直到机器人 TCP 与工件相对静止。

3. 抓取点标定：

• 手动将工件移动到理想抓取位置，记录此位置的用户坐标系坐标（X_grab,Y_grab,Z_grab），设为固定抓取点。

三、标定精度优化技巧

1. 减少手动示教误差

• 示教时使用低速点动模式（如 10mm/s），避免高速移动导致定位不准。

• 重复示教同一标定点 3 次，取平均值，降低人为操作误差。

2. 消除机械间隙

• 标定前，让机器人各轴往复运动 3-5 次，消除齿轮、丝杠的传动间隙。

• 示教时，从同一方向接近标定点（如均从 X 轴负方向接近 P1），避免间隙带来的双向偏差。

3. 使用高精度标定工具

• 对微米级精度需求的场景，使用激光跟踪仪进行标定（专业级设备，精度可达 ±0.001mm）。

四、常见标定故障与排查