机器人的运动轴和坐标系

所 处
不同的机器人坐标系功能等同，即机器人在关节坐标系下完成的 动作，同样可在直角坐标系下实现。
位
置———提示
—
机器人在关节坐标系下的动作是单轴运动，而在直角坐标系下则 是多轴联动。除关节坐标系以外，其他坐标系均可实现控制点不变动
作（只改变工具姿态而不改变 TCP 位置）在进行机器人 TCP 标定时
3.3 机器人安全操作规程
3.3.1 示教和手动机器人时 3.3.2 再现和生产运行时
3.4 手动移动机器人
3.4.1 移动方式
返回
3.4.2 典型坐标系下的手动操作
目录
学习目标
所
处
位
置
——— —
掌握机器人
【 学
运动轴与坐标
习 目 标
系
】
能够熟练进 行机器人坐标 系和运动轴的 选择
返回 目录
】
X
Y
用户坐标系原点
用户坐标系下的各轴动作
轴类型
轴 名称
动作 说明
动作图示
轴类型
轴 名称
动作 说明
动作图示
X轴
沿 X 轴平 行移动
Rx 轴 绕 X 轴 旋转
主轴 （基本轴） Y 轴
沿 Y 轴平 行移动
次轴 （腕部轴） Ry 轴 绕 Y 轴
旋转
Z轴
沿 Z 轴平 行移动
Rz 轴 绕 Z 轴 旋转
3.1 机器人运动轴与坐标系
次轴 （腕部轴） Ry 轴 绕 Y 轴
旋转
动作图示
Z 轴 沿 Z 轴平 行移动
Rz 轴 绕 Z 轴 旋转
(4) 用户坐标系
所 处
可根据需要定义用户坐标系。 当机器人配备多个工作
位 置
台时，选择用户坐标系可使操作更为简单
。在用户坐标系中，
———TCP 点将沿用户自定义的坐标轴方向运动。
—
【
课
堂
Z
认
知
【 课
经常用到。
堂
认
知
】
动作后
动作前
动作中
动作后 动作前 动作中
关节坐标系下的单轴运动
直角坐标系下的多轴协调运动
A5
轴5
A4
轴4
置——轴— ， 基座轴 和工装轴 统称 外部轴 。
—
机器人轴
【 课
机器机器人人操操作作机（机本体（）本的轴机，）属
堂
的轴，属于机器人本身。
认
知
】
基座轴
机器人整体移动的轴，如行走 轴（滑移平台或导轨）。
工装轴
机器人轴和基座轴以外的 轴，指使工装夹具翻转和 回转的轴
机器人系统中各个运动轴的定义
3.1 机器人运动轴与坐标系
在进行相对于工件不改变工
——具— 姿态的平移操作时选用该坐标系最为适宜。
—
【 课 堂 认 知 】
Y
Z
X
工具坐标系原点
工具坐标系下的各轴动作
所 处 位
轴类型
轴 名称
动作 说明
置
———
—
【
X轴
沿 X 轴平 百度文库移动
课
堂
认
知
】
主轴 （基本轴） Y
轴
沿 Y 轴平 行移动
动作图示
轴类型
轴 名称
动作 说明
Rx 轴 绕 X 轴 旋转
（基本轴）
轴3
J3
U轴
A3
小臂 前后运动
轴4
J4
次轴
（腕部轴） 轴 5
J5
R轴 B轴
A4
手腕 回旋运动
A5
手腕 上下摆运动
轴6
J6
T轴
A6
手腕 圆周运动
(2) 直角坐标系（世界坐标系、大地坐标系）
所 处
机器人示教与编程时经常使用的坐标系之一 ，原点
位 置
定义在机器人安装面与第一转动轴的交点处， X 轴向前，
轴）
V轴 绕Y轴 旋转
动作图示
沿 Z 轴平 Z 轴 行移动
绕末端工 W 轴 具所指方
向旋转
Z
X Y
沿 X 轴平行移动
Z
X Y
沿 Y 轴平行移动
(3) 工具坐标系 原点定义在 TCP 点，并且假定工具的有效方
所 处
向为
X
轴（有些机器人厂商将工具的有效方向定义为
Z
轴），
位 置
而
Y
轴、
Z
轴由右手法则确定。
(1) 关节坐标系
所 处
在关节坐标系下，机器人各轴均可实现单独正向或反向
位置运动。对大范围运动，且不要求 TCP 姿态的，可选择关节坐标
——系— — 。轴类型
ABB
轴名称 FANUC YASKAWA
KUKA
动作说明
动作图示
【
课
轴1
J1
堂
认
知
】轴
主 轴2
J2
S轴 L轴
A1
本体 左右回转
A2
大臂 上下运动
———
— Z轴向上， Y 轴按右手法则确定。
【 课 堂 认 知 】
Z
X
Y
直角坐标系原点
直角坐标系下的各轴动作
所 处 位
轴类型
轴 名称
动作 说明
置
———
—
【 课
X 轴 沿 X 轴平 行移动
堂
认
知
】
主轴 （基本轴 ）
Y轴
沿 Y 轴平 行移动
动作图示
轴类型
轴 名称
动作 说明
U轴 绕Z轴 旋转
次轴 （腕部
所
A5
轴5
处
A4
位
轴4
置 ———
A3
A6 轴6
轴3
—
【
课
堂
认
A2
轴2
知
】
A1
轴1
KUKA 机器人
ABB 机器人
典型机器人操作机各运动轴
A1 、 A2 和 A3 三轴（轴 1 、轴 2 和轴 3 ）称为基本轴 或主轴， 用以保证末端执行器达到工作空间的任意位置。
A4 、 A5 和 A6 三轴（轴 4 、轴 5 和轴 6 ）称为腕部轴或 次轴， 用以实现末端执行器的任意空间姿态。
臂，按所需的路径及移动模式运行机械
臂一次， UR 机器人就能自动记住移动
路径和模式。机器人通过一套独特的、
友好的图形用户界面操作，在触摸屏幕
上，有一系列范围广泛的功能让用户选
择。任何重复性的生产过程，都能够使
用它并从中受益。
3.1 机器人运动轴与坐标系
3.1.1 机器人运动轴的名称
所
处 位
通常机器人运动轴按其功能可划分为机器人轴、基座轴和工装
3.1.2 机器人坐标系的种类
所
目前，大部分商用工业机器人系统中，均可使用关节坐标
处 位
系、直角坐标系、工具坐标系和用户坐标系，
而工具坐标系和用
置——户— 坐标系同属于直角坐标系范畴 。
—
【
课
堂
认 知
机器人坐
】
标系种类
关节坐标系
工具坐标系
直角坐标系
用户坐标系
TCP 为机器人系统控制点，出厂是默认位于最后一 个运动轴或安装法兰的中心，安装工具后 TCP 点将发生改变。
导入案例
所 处
Universal Robots 公司推出革命性的新型工业机
位 置 ———
器人UR5 机器人自重很轻（仅 18.4
— kg ），可以方便地在生产场地移动，而
【 导
且不需要繁琐的安装与设置就可以迅速
入 案
地融入到生产线中，与员工交互合作。
例 】
编程过程可通过教学编程模式实现，用
户可以扶住 UR 机械臂，手动引导机械
工业机器人技术及应用
— 手动操纵工业机器人
主 编：兰 虎
所 课前回顾
处
位
置
———
— 工业机器人的主要技术指标
【
课 前
有哪些？
回
顾 】
工业机器人的点位运动和连续
路径运动？
章节目录
3.1 机器人运动轴与坐标系
3.1.1 机器人运动轴的名称 3.1.2 机器人坐标系的种类
3.2 认识和使用示教器
学习目标 导入案例 课堂认知 扩展与提高 本章小结 思考练习