工業機器人常用的六種坐標系

1. 基坐標系

基坐標系是以機器人安裝基座為基

準、用來描述機器人本體運動的直角坐標系。

任何機器人都離不開基坐標系，也是機器人TCP在三維空間運動空間所必須的基本坐標系（面對機器人前后：X軸 ，左右：Y軸， 上下：Z軸）。坐標系遵守右手準則：

2. 大地坐標系

大地坐標系：大地坐標系是以大地作為參考的直角坐標系。在多個機器人聯動的和帶有外軸的機器人會用到，90%的大地坐標系與基坐標系是重合的。但是在以下兩種情況大地坐標系與基坐標系不重合：

（1）機器人倒裝。

如下圖3所示，倒裝機器人的基坐標與大地坐標Z軸的方向是相反，機器人可以倒過來，但是大地卻不可以倒過來。

Fig.3 6軸機器人大地坐標系

（2）帶外部軸的機器人。如下圖4所示，大地坐標系固定好位置，而基坐標系卻可以隨著機器人整體的移動而移動。

圖4 大地坐標系

3. 工具坐標系

什么是工具坐標系

工具坐標系：固定在工具(法蘭、裝在法蘭上的工具)上的坐標系

特點：相對與機械手法蘭中心不變。

工具坐標系原點（TCP）：機械手運動中心點。

機器人TCP 是（TOOL CENTER POINT)，是指機器人安裝的工具工作點。

為什么要建立工具坐標系

機械手在出廠時都有一個默認的工具坐標系Tool 0：位置在法蘭中心。但機械手實際運動中往往會在法蘭中心安裝吸盤、焊槍、氣缸等工具。此時若機械手運動中心依然在法蘭中心，會造成很大的不便。因此根據實際情況去示教需要的工具坐標系就顯得必要。

工具坐標系：是以工具中心點作為零點，機器人的軌跡參照工具中心點，不再是機器人手腕中心點Tool0（如圖5）了，而是新的工具中心點（如圖6）。

例如：焊接的時候，我們所使用的工具是焊槍，所以可把工具坐標移植為焊槍的頂點。而用吸盤吸工件時使用的是吸盤，所以我們可以把工具坐標移植為吸盤的表面（如下圖7所示）。

工具坐標系可采用N(N＞＝4)點法確定：機器人TCP通過N種不同姿態同某定點相接觸，得出多組解，通過計算得出當前TCP（Tool Central Point，中文叫做工具中心點）與工具安裝法蘭中心點(tool0)的相應位置，坐標系方向與tool0一致。

Fig.8 工具坐標系標定

4. 工件坐標系

工件坐標系：工件坐標系是以工件為基準的直角坐標系，可用來描述TCP運動的坐標系。

Fig.9 工件坐標系

充分利用工件坐標系能讓我們編程達到事半功倍的效果。

例如：機器人加工工件1，軌跡編程已經編好，另外有工件2，軌跡不需要重復編程只要把工件坐標系1改為工件坐標系2即可。

Fig.10 不同工件坐標系

　　工件坐標系用來確定工件的位姿，它由工件原點與坐標方位組成。工件坐標系可采用三點法確定：點X1與點X2連線組成X軸，通過點 Y1向X軸作的垂直線為Y軸，Z軸方向以右手定則確定。

Fig.11確定工件坐標系的方法

5. 關節坐標系

　　關節坐標系是設定在機器人關節中的坐標系，它是每個軸相對其原點位置的絕對角度。

Fig.12 機器人關節坐標系

6. 用戶坐標系

　　用戶坐標系是用戶對每個作業空間進行自定義的直角坐標系，它用于位置寄存器的示教和執行、位置補償指令的執行等。在沒有定義的時候，將由大地坐標系來替代該坐標系。