工业机器人常用的六种坐标系

1. 基坐标系

基坐标系是以机器人安装基座为基准、用来描述机器人本体运动的直角坐标系。

任何机器人都离不开基坐标系，也是机器人TCP在三维空间运动空间所必须的基本坐标系（面对机器人前后：X轴 ，左右：Y轴， 上下：Z轴）。坐标系遵守右手准则：

Fig.1 右手准则坐标系

Fig.2 6轴机器人基座标系

2. 大地坐标系

大地坐标系：大地坐标系是以大地作为参考的直角坐标系。在多个机器人联动的和带有外轴的机器人会用到，90%的大地坐标系与基坐标系是重合的。但是在以下两种情况大地坐标系与基坐标系不重合：

（1）机器人倒装。

如下图3所示，倒装机器人的基坐标与大地坐标Z轴的方向是相反，机器人可以倒过来，但是大地却不可以倒过来。

Fig.3 6轴机器人大地坐标系

（2）带外部轴的机器人。如下图4所示，大地坐标系固定好位置，而基坐标系却可以随着机器人整体的移动而移动。

图4 大地坐标系

3. 工具坐标系

什么是工具坐标系

工具坐标系：固定在工具(法兰、装在法兰上的工具)上的坐标系

特点：相对与机械手法兰中心不变。

工具坐标系原点（TCP）：机械手运动中心点。

机器人TCP 是（TOOL CENTER POINT)，是指机器人安装的工具工作点。

为什么要建立工具坐标系

机械手在出厂时都有一个默认的工具坐标系Tool 0：位置在法兰中心。但机械手实际运动中往往会在法兰中心安装吸盘、焊枪、气缸等工具。此时若机械手运动中心依然在法兰中心，会造成很大的不便。因此根据实际情况去示教需要的工具坐标系就显得必要。

工具坐标系：是以工具中心点作为零点，机器人的轨迹参照工具中心点，不再是机器人手腕中心点Tool0（如图5）了，而是新的工具中心点（如图6）。

Fig.5 工具坐标系

Fig.6 新工具坐标系

例如：焊接的时候，我们所使用的工具是焊枪，所以可把工具坐标移植为焊枪的顶点。而用吸盘吸工件时使用的是吸盘，所以我们可以把工具坐标移植为吸盘的表面（如下图7所示）。

Fig.7 安装不同用途工具-工具坐标系

工具坐标系可采用N(N＞＝4)点法确定：机器人TCP通过N种不同姿态同某定点相接触，得出多组解，通过计算得出当前TCP（Tool Central Point，中文叫做工具中心点）与工具安装法兰中心点(tool0)的相应位置，坐标系方向与tool0一致。

Fig.8 工具坐标系标定

4. 工件坐标系

工件坐标系：工件坐标系是以工件为基准的直角坐标系，可用来描述TCP运动的坐标系。

Fig.9 工件坐标系

充分利用工件坐标系能让我们编程达到事半功倍的效果。

例如：机器人加工工件1，轨迹编程已经编好，另外有工件2，轨迹不需要重复编程只要把工件坐标系1改为工件坐标系2即可。

Fig.10 不同工件坐标系

　　工件坐标系用来确定工件的位姿，它由工件原点与坐标方位组成。工件坐标系可采用三点法确定：点X1与点X2连线组成X轴，通过点 Y1向X轴作的垂直线为Y轴，Z轴方向以右手定则确定。

Fig.11确定工件坐标系的方法

5. 关节坐标系

　　关节坐标系是设定在机器人关节中的坐标系，它是每个轴相对其原点位置的绝对角度。

Fig.12 机器人关节坐标系

6. 用户坐标系

　　用户坐标系是用户对每个作业空间进行自定义的直角坐标系，它用于位置寄存器的示教和执行、位置补偿指令的执行等。在没有定义的时候，将由大地坐标系来替代该坐标系。

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