4. 输送链跟踪坐标系建立
输送链跟踪能否稳定运行，首先取决于三个坐标系是否被正确建立并统一到同一空间基准上：机器人基坐标系 $BASE（机器人本体根坐标系）、输送链基坐标系 $CHAIN_BASE（描述输送链运动方向与零位的坐标系）、工件坐标系 $WORK（描述被抓取工件在链上位置的坐标系）。三者的关系可以概括为：机器人基坐标系是“不动的地面基准”，输送链基坐标系是“沿链运动方向的轨道基准”，工件坐标系是“随链移动的目标基准”。跟踪的本质，就是让机器人在任意时刻都能通过编码器增量把工件坐标系实时换算到机器人基坐标系下。
一、三个坐标系的定义与方向约定
在 KUKA 系统中，坐标系均遵循右手定则，X 轴为接近方向，Z 轴为工具/工件指向方向，绕 X、Y、Z 的旋转分别记为 A、B、C。本节统一约定：
- 机器人基坐标系 $BASE：原点位于机器人安装法兰底座中心，Z 轴垂直向上，X 轴指向机器人正前方。它是所有跟踪运算的最终参考系，标定后不再变动。
- 输送链基坐标系 $CHAIN_BASE：原点取在链体上某一固定标记点（通常为链节基准销或链板定位孔），X 轴严格沿链的输送方向，Z 轴垂直链面向上。该坐标系本身不随链运动，只描述链的几何走向。
- 工件坐标系 $WORK：原点位于工件上的定位特征（如定位销孔中心或工件基准角点），X 轴与链运动方向一致，Z 轴垂直工件上表面。工件坐标系随链一起平移，其相对 $CHAIN_BASE$ 的偏移量由编码器实时给出。
二、标定顺序与依赖关系
三个坐标系存在明确的依赖链：先标定机器人基坐标系（通常由机器人出厂或安装时确定，只需确认），再标定输送链基坐标系，最后标定工件坐标系。若顺序颠倒，工件坐标系的姿态会继承错误的链方向，导致跟踪时工件“斜着走”。
三、输送链基坐标系标定方法（三点法）
输送链基坐标系标定的核心是确定链的 X 轴方向和一个原点。推荐使用三点法，操作步骤如下：
- 在链体上选取一个固定不动的标记点 P0（如链架上的定位孔），用机器人 TCP 以较低速度触碰该点，记录此时机器人法兰位姿，通过四点法或直接示教得到 P0 在 $BASE 下的坐标。
- 沿链输送方向在链体上再取两个固定点 P1、P2，两点间距建议不小于 300 mm，且尽量分布在链体两侧以减小方向误差。分别触碰并记录坐标。
- 由 P0→P1 构造 X 轴单位向量，由 P0、P1、P2 所在平面法向构造 Z 轴，Y 轴由右手定则确定。将 P0 作为 $CHAIN_BASE 原点。
- 把计算结果写入
$CHAIN_BASE，并在示教器上沿新坐标系 X 轴手动移动机器人，观察是否与链运动方向平行。若偏差超过约 0.5°，应重新取点。
示例参数（教学假设）：P0=(1200, 300, 850)，P1=(1500, 302, 850)，P2=(1200, 600, 850)，单位 mm。则 X 轴方向约为 (0.9999, 0.0067, 0)，说明链方向与机器人 X 轴基本一致，仅存在约 0.38° 的偏角，属于可接受范围。
四、工件坐标系标定方法
工件坐标系标定在链体静止状态下进行，标定对象是链上第一个工件（或标准工装）。常用方法为“三点+方向”法：
- 触碰工件上的定位孔中心或基准角点，作为 $WORK 原点；
- 触碰工件上沿链方向的两个特征点，确定 X 轴；
- 触碰工件上表面三个不共线点，确定 Z 轴方向；
- 将结果写入
$WORK，并记录该工件在链上的初始位置对应的编码器值 s0。
标定完成后，必须做一次“静态验证”：保持链不动，让机器人以 $WORK 为参考移动到工件抓取点，观察 TCP 是否准确到达预期位置。若偏差在 ±1 mm 内，可认为工件坐标系标定合格；若偏差较大，优先检查工件是否在标定后被移动，以及 $CHAIN_BASE 的 X 轴是否与链实际方向一致。
五、标定结果检查与常见问题
| 检查项 | 合格判据 | 常见异常 |
|---|---|---|
| $CHAIN_BASE X 轴与链方向平行度 | 偏差 ≤ 0.5° | 取点间距过小、P1/P2 不在同一平面 |
| $WORK 原点重复定位 | 两次触碰偏差 ≤ 0.5 mm | 工件未夹紧、触碰速度过快 |
| 编码器方向与 X 轴一致性 | 链正向运动时编码器值增大 | 编码器安装反向，需在配置中取反 |
| 跟踪起点 s0 记录 | 与工件实际位置对应 | 标定后工件被移动，s0 失效 |
三个坐标系建立完毕后，跟踪程序才能正确地把编码器增量转换为工件在机器人基坐标系下的实时位姿。下一阶段的工作，是在此基础上配置跟踪参数并编写同步运动逻辑。