3.1　机器人坐标系及原点

3.1.1　世界坐标系

（1）定义

世界坐标系是表示机器人（控制点）“当前位置”的坐标系。所有表示位置点的数据是以世界坐标系为基准的（世界坐标系类似于数控系统的G54坐标系。事实上就是工件坐标系）。

（2）设置

世界坐标系是以机器人的基本坐标系为基准设置的（这是因为每一台机器人基本坐标系是由其安装位置决定的）。只是确定世界坐标系基准点时，是从世界坐标系来观察基本坐标系的位置，从而确定新的世界坐标系本身的基准点。所以基本坐标系是机器人坐标系中第1基准坐标系。

在大部分的应用中，世界坐标系与基本坐标系相同。

如图3-1所示，图中X_WY_WZ_W是世界坐标系。当前位置是以世界坐标系为基准的。如图3-2所示。

3.1.2　基本坐标系

基本坐标系是以机器人底座安装基面为基准的坐标系。在机器人底座上有图示标志。基本坐标系如图3-3所示。实际上基本坐标系是机器人第一基准坐标系。世界坐标系也是以基本坐标系为基准的。

3.1.3　机械IF坐标系

机械IF坐标系也就是“机械法兰面坐标系”。以机器人最前端法兰面为基准确定的坐标系称为“机械IF坐标系”。以X_m-Y_m-Z_m表示。如图3-4所示。与法兰面垂直的轴为“Z轴”，Z轴正向朝外，X_m轴、Y_m轴在法兰面上。法兰中心与定位销孔的连接线为X_m轴，但必须注意X_m轴的“正向”与定位销孔相反。

由于在机械法兰面要安装抓手，因此这个“机械法兰面”就有特殊意义。特别注意：机械法兰面转动，机械IF坐标系也随之转动。而法兰面的转动受J5轴、J6轴的影响（特别J6轴的旋转带动了法兰面的旋转，也就带动了机械IF坐标系的旋转，如果以机械IF坐标系为基准执行定位，就会影响很大），参见图3-5、图3-6。图3-6是J6轴逆时针旋转了的坐标系。

3.1.4　工具（TOOL）坐标系

（1）工具（TOOL）坐标系的定义及设置基准

①定义　由于实际使用的机器人都要安装夹具抓手等辅助工具，因此机器人的实际控制点就移动到了工具的中心点上，为了控制方便，以工具的中心点为基准建立的坐标系就是TOOL坐标系。

②设置　由于夹具抓手直接安装在机械法兰面上，因此TOOL坐标系就是以机械IF坐标系为基准建立的。建立TOOL坐标系有参数设置方法和指令速度法，实际上都是确定TOOL坐标系原点在机械IF坐标系中的位置和形位（pose）。

TOOL坐标系与机械IF坐标系的关系如图3-7所示。TOOL坐标系用X_t、Y_t、Z_t表示。TOOL坐标系是在机械IF坐标系基础上建立的。在TOOL坐标系的原点数据中，X、Y、Z表示TOOL坐标系原点在机械IF坐标系内的直交位置点。A、B、C表示TOOL坐标系绕机械IF坐标系X_m、Y_m、Z_m轴的旋转角度。

TOOL坐标系的原点不仅可以设置在任何位置，而且坐标系的方位（pose）也可以通过ABC值任意设置（相当于一个立方体在一个万向轴接点任意旋转）。在图3-7中，TOOL坐标系绕Y轴旋转了-90°，所以Z_t轴方向就朝上（与机械IF坐标系中的Z_m方向不同）。而且当机械法兰面旋转（J6轴旋转）时，TOOL坐标系也会随着旋转，分析时要特别注意。

（2）动作比较

①JOG或示教动作

a.使用机械IF坐标系。未设置TOOL坐标系时，使用机械IF坐标系以出厂值法兰面中心的为“控制点”，在X方向移动（此时，X轴垂直向下），其移动形位（pose）如图3-8所示。

b.以TOOL坐标系动作。设置了TOOL坐标系后，以TOOL坐标系动作。注意在X方向移动时，是沿着TOOL坐标系的X_t方向动作。这样就可以平行或垂直于抓手面动作，使JOG动作更简单易行。如图3-9所示。

②A方向动作

a.使用机械IF坐标系。未设置TOOL坐标系时，使用机械IF坐标系，绕X_m轴旋转。抓手前端大幅度摆动。如图3-10所示。

b.设置TOOL坐标系绕X_t轴旋转。设置TOOL坐标系后，绕X_t轴旋转。抓手前端绕工件旋转。在不偏离工件位置的情况下，改变机器人形位（pose）。如图3-11所示。

以上是在JOG运行时的情况。

（3）自动运行

①近点运行　在自动程序运行时，TOOL坐标系的原点为机器人“控制点”。在程序中发出的定位点是以世界坐标系为基准的。

但是，Mov指令中的近点运行功能中的“近点”的位置则是以TOOL坐标系的Z轴正负方向为基准移动。

这是必须充分注意的。

指令例句：

    1  Mov P1, 50

其动作是：将TOOL坐标系原点移动到P₁点的“近点”，“近点”为P₁点沿TOOL坐标系的Z轴正向移动50mm（图3-12）。

②相位旋转　绕工件位置点旋转（Z_t），可以使工件旋转一个角度。

例：指令在P₁点绕Z轴旋转45°（使用两点的乘法指令）：

    1MovP1*(0,0,0,0,0,45)'使用两点的乘法指令

实际的运动结果如图3-13所示。

3.1.5　工件坐标系

工件坐标系是以工件原点确定的坐标系。在机器人系统中，可以通过参数预先设置8个工件坐标系。也可以通过Base指令设置工件坐标系原点或选择工件坐标系。另外，可以指令当前点为新的世界坐标系的原点。

Base指令就是设置世界坐标系的指令。

（1）参数设置法

表3-1为工件坐标系相关参数，可在软件上做具体设置。

（2）指令设置法

设置世界坐标系的偏置坐标（偏置坐标为以世界坐标系为基准观察到的基本坐标系原点在世界坐标系内的坐标）。

1 Base（50，100，0，0，0，90）’设置一个新的世界坐标系（如图3-14所示）

2 Mvs P1’

3 Base P2’以P₂点为偏置量，设置一个新的世界坐标系

4 Mvs P1’

5 Base 0’设置世界坐标系与基本坐标系相同（回初始状态）

（3）以工件坐标系号选择“新世界坐标系”的方法

1 Base 1’选择1#工件坐标系WK1 CORD

2 Mvs P1’运动到P₁

3 Base 2’选择2#工件坐标系WK1CORD

4 Mvs P1’运动到P₁

5 Base 0’选择基本坐标系

3.1.6　JOG动作

在示教单元上，可以进行以下JOG操作。

（1）三轴直交JOG

X、Y、Z三轴以直角坐标移动。A、B、C三轴以关节轴的角度单位运行。

（2）圆筒JOG

以圆筒坐标系运动。X轴表示圆筒坐标系的直径大小。Y轴表示绕圆筒的旋转（绕J1轴的旋转）。Z轴表示上下运动。A、B、C轴表示各轴的旋转，以角度为单位。

（3）工件JOG

以工件坐标系为基准进行JOG动作。动作如图3-15所示。

（4）JOG TOOL

以工具坐标系为基准进行的JOG运动。