机器人的运动轴和坐标系
机器人的运动轴和坐标系
机器人的运动轴和坐标系概述机器人的运动轴和坐标系是机器人系统中的重要概念。
机器人通过运动轴控制自身的运动，并通过坐标系来描述和规划任务中的各个位置和方向。
本文将介绍机器人系统中常见的运动轴类型和常用的坐标系。
运动轴关节运动轴关节运动轴是机器人系统中最常见的一种运动轴类型。
它是由关节驱动器控制的旋转或者转动运动。
关节运动轴通常用于工业机器人中，例如6轴工业机器人。
旋转关节运动轴旋转关节运动轴使机器人的动作类似于人的手臂，可以在各个关节上进行旋转运动。
这种类型的运动轴广泛应用于工业生产线，如焊接、装配等。
平移关节运动轴平移关节运动轴使机器人可以沿着某个轴线上下平移运动。
这种类型的运动轴一般用于需要上下移动的操作，如搬运和装卸。
直线运动轴直线运动轴使机器人能够沿直线轨迹进行移动。
它通常由线性导轨和电机驱动器组成，使机器人的运动更加精准和灵活。
直线运动轴广泛应用于需要精密定位的任务，如数控加工、激光切割等。
柔性运动轴柔性运动轴是指可以进行柔性调整形状的运动轴。
它通过使用弹性元件或软管来实现灵活的形变。
柔性运动轴常用于需要进行复杂路径和形状移动任务的场合，例如机器人手指和灵巧手的设计。
坐标系机器人基座坐标系机器人基座坐标系是机器人系统中最常见的坐标系之一。
它通常以机器人的基座为原点建立，用来描述机器人的位置和方向。
机器人的所有其他坐标系都是相对于基座坐标系来定义的。
世界坐标系世界坐标系是机器人系统中使用的全局坐标系。
它通常以工作场地的某个固定点为原点建立，用于描述机器人在工作场地中的位置和方向。
世界坐标系可以作为参考坐标系，用于描述机器人在工作场地中的绝对位置。
工具坐标系工具坐标系是机器人系统中的一种相对坐标系，通常用于描述机器人末端执行器（例如夹具、工具）的位置和方向。
工具坐标系通常通过标定和测量得到，可以根据具体任务的需求进行调整和校准。
关节坐标系关节坐标系是机器人系统中用于描述机器人各个关节的位置和方向的坐标系。
4.3工业机器人的轴与坐标系
工业机器人的基坐标系
基坐标系在机器人基座中有相应的零点。 优点：使固定安装的机器人的移动具有 可预测性!
机器人的基坐标系
工业机器人的基坐标系
在默认情况下，世界坐标系 与基坐标系是一致的！
A：机器人1的基坐标系 B：世界坐标系 C：机器人2的基坐标系
世界坐标系与基坐标系
工业机器人的工件坐标系
A：世界坐标系 B：工件坐标系1 C：工件坐标系2
基坐标系、工件坐标系和用户坐标系。
工业机器人的轴与坐标系
主要内容
• 掌握关节机器人轴的概念和重要性。 • 掌握机器人系统相关的坐标系以及它们的关系。
工业机器人的轴
U-3
L-2
R-4 B-5 T-6
S-1
工业机器人的轴参数
笛卡尔坐标系
在二维笛卡尔坐标系的基础上根据右 手定则增加第三维坐标（即Z轴）形 成三维笛卡尔坐标系，是直角坐标系 和斜角坐标系的统称。
利用右手定则定义直角坐标系
工业机器人相关坐标系
机器人系统有哪些坐标系？
世界坐标系：世界坐标系是系统的绝对坐标系，在没有建立用户坐标系之前，机：工具坐标系是一个直角坐标系, 原点位于工具上。 基坐标系：基坐标系位于机器人基座。它是最便于机器人从一个位置移动到另一 个位置的坐标系。 工件坐标系：工件坐标系与工件相关，通常是最适于对机器人进行编程的坐标系。 用户坐标系：用户坐标系在表示持有其他坐标系的设备（如工件）时非常有用。
义工具坐标系，该坐标系被称为 tool0，即为法兰坐标系。 • 所有定义的其他一个或多个新工具 坐标系定义均为为tool0的偏移值
工具坐标系
工业机器人的用户坐标系
A
用户坐标系
B
世界坐标系
工业机器人运动轴与坐标系
为了实现上述两种情况下工具的快速姿态调整，工业机器人提供了工具坐标系。 结论：建立工具坐标系的作用： （1）确定工具的TCP点（即工具中心点），方便调整工具姿态。 （2）确定工具进给方向，方便工具位置调整。
5.3 工具坐标系
5.3.2. 工具坐标系特点
新的工具坐标系是相对于默认的工具坐标系变化得到的，新的工具坐标系的位置和 方向始终同法兰盘保持绝对的位置和姿态关系，但在空间上是一直变化的。 （1）图 5-12（a）为垂直于法兰盘的垂直卡爪，TCP为机械工具坐标系平移即可，无 角度变化。 （2）图 5-12（b）为带弧形的工具，其TCP由机械工具坐标系平移或旋转获得。两种 形式的TCP均与机械工具坐标系之间存在绝对位姿关系。
5.3 工具坐标系
为了分析工具坐标系在工业机器人使用过程中的作用，进行如下探索： 探索1：研究对象和参考对象
运动学中，在研究物体运动过程时，需要选定参考对象和研究对象 思考：机器人在实际应用过程中做些什么？图 5-7所示的三种典型工业机器人应用中 的参考对象和研究对象又会是什么？
（a）弧焊
(b)点焊 图 5-7 工业机器人的典型应用案例
5.2 坐标系
5.2.4. 工具坐标系
（5）工具坐标系，由工具中心点的位置（x,y,z）和姿势（w,p,r）构成。 TCP的位置， 通过相对机械接口坐标系的工具中心点的坐标值 x、y、z 来定义，如图 5-6所示。工具 的姿势，通过机械接口坐标系的 X 轴、Y 轴、Z 轴周围的回转角 w、p、r 来定义。工 具中心点用来对位置数据的位置进行示教。在进行工具的姿势控制时，需要用上工具 姿势。
5.3 工具坐标系
5.3.3. 工具坐标系的标定
机器人坐标系和示教器
位 置
人厂商将工具的有效方向定义为 Z 轴），而 Y 轴、 Z 轴由右手法则确定。 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
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3.1 机器人运动轴与坐标系
3.1.2 机器人坐标系的种类
所
处 位
(4) 用户坐标系
可根据需要定义用户坐标系。 当机器人配备多个工作台时，选
（1）手持姿势
操作姿势：左手穿过防护带轻放使能 器按键上拖住示教器，右手持触摸笔 进行操作。 使能器：分为三个档位，只有轻按置 于中间档位电机才处于开启状态，重 按或松开为防护装置停止状态手动操 纵机器人不能运行。
• 示教器使用
（2）设置语言
1
ABB菜单栏下
【Control Panel】
3
选择【Chinese】
【 课 堂
机器人操作机（本体）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。
机器人系统中个运动轴的定义
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3.1 机器人运动轴与坐标系
3.1 机器人运动轴与坐标系
所 3.1.1 机器人运动轴的名称
J5
轴6
J6
B轴
手腕
A5
弯曲运动
T轴
手腕
A6
扭曲运动
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3.1 机器人运动轴与坐标系
关节坐标系的原点位 置在机器人关节中心点处 ,用于确定该关节处每个 轴相对该关节坐标系原点 位置的绝对角度。
工业机器人运动轴与坐标系的确定
工业机器人运动轴与坐标系的确定1. 引言工业机器人是一种用于自动化生产的设备，它能够执行各种任务，如搬运、组装、焊接等。
在工业机器人的运动控制中，运动轴和坐标系的确定是非常重要的一步。
本文将详细介绍工业机器人运动轴和坐标系的概念、确定方法以及其在工业机器人控制中的应用。
2. 工业机器人运动轴工业机器人通常由多个运动轴组成，每个运动轴都可以实现某种特定的转动或平移运动。
常见的工业机器人通常包括6个自由度，即6个独立控制的运动轴。
2.1 旋转轴旋转轴允许工业机器人在一个平面内进行旋转运动。
常见的旋转轴有A、B、C三个，分别对应于绕X、Y、Z三个坐标轴旋转。
2.2 平移轴平移轴允许工业机器人在一个平面内进行平移运动。
常见的平移轴有X、Y、Z三个，分别对应于沿X、Y、Z三个坐标轴的平移。
3. 工业机器人坐标系工业机器人坐标系是用来描述工业机器人运动状态和位置的数学模型。
在工业机器人控制中，通常使用基座标系和工具座标系来描述机器人的位置和姿态。
3.1 基座标系基座标系是工业机器人运动轴的参考坐标系，通常由机器人控制系统定义。
基座标系通常与固定参考物体或地面相连，用于确定机器人起始位置以及运动轴的相对关系。
3.2 工具座标系工具座标系是用来描述工业机器人末端执行器（如夹爪、焊枪等）的位置和姿态。
它是一个相对于基座标系移动的坐标系，通常由用户定义并通过传感器测量得到。
4. 工业机器人运动轴与坐标系的确定方法在实际应用中，确定工业机器人运动轴和坐标系通常需要进行以下步骤：4.1 坐标系统校准首先需要进行坐标系统校准，确保基座标系与实际场景中固定参考物体或地面对齐。
这可以通过使用测量工具和传感器进行测量和校准来实现。
4.2 运动轴的定义根据机器人的结构和运动方式，确定每个运动轴的定义。
通常需要考虑机器人的自由度、旋转方向以及坐标系间的转换关系。
4.3 坐标系转换在确定了运动轴的定义后，需要建立运动轴与坐标系之间的转换关系。
2.3.1 工业机器人的坐标系
O
Y
X
二、基坐标系：
基坐标系是机器人其它坐标系的参照基础，是 机器人示教与编程时经常使用的坐标系之一，它的 原点位置没有硬性的规定，一般定义在机器人安装 面与第一转动轴的交点处。
右手定则： X轴：机器人机械零点
时，由基座指向机械手抓 TCP的水平方向。
Z轴：机器人机械零点 时，由基座指向机械手抓 TCP的垂直方向。
需要注意的是，以上讲解是一般机器人坐 标的定义，但不同品牌的不同的机器人型号， 可能采用不同的坐标定义，在使用机器人前， 一定要熟悉机器人坐标的正方向。
我们看一下ABB机器人的坐标截图：
很显然，在ABB机器人中没有关节坐标，却 多出一个大地坐标，这又是为什么呢？
那是因为我们使用的是外国的机器人，机 器人的定义在世界都没有完全的分界线，何况 一个坐标，肯定也会出现命名的不同，而且翻 译也不见得准确。
我们看一下英文版的：
我们看英文单词，可能还会翻译成世界坐 标。同样，还有把基坐标称为机械坐标的。
我们简单的看看这几个坐标： Nhomakorabea节坐标 基坐标 工具坐标 工件坐标 大地坐标 机械坐标 世界坐标
捏柿子
1、判断图中各轴的正 方向：
J1: J2: J3: J4: J5: J6:
捏柿子
2、说出下列坐标的名称
2、横向关节：ABB的， 末端执行器落下即为关节坐 标正方向。
四、工件坐标系：
工件坐标系是用户 自定义的坐标系，用户 坐标系也可以定义为工 件坐标系，可根据需要 定义多个工件坐标系， 当配备多个工作台时， 选择工件坐标系操作更 为简单。
五、工具坐标系：
工具坐标系是原点安装 在机器人末端的工具中心点 （TCP：Tool Center Point） 处的坐标系，原点及方向都 是随着末端位置与角度不断 变化的，该坐标系实际是将 基坐标系通过旋转及位移变 化而来的。工具坐标系也是 用户自定义的坐标系。
机器人4大坐标系讲解
机器人4大坐标系讲解
机器人的坐标系，你知道多少？真的会使用坐标系吗？下面我来带你来剖析机器人的坐标系吧！（以ABB机器人举例说明）
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：
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。
如图1-0，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。
（2）带外部轴的机器人。
如图1-1，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。
3. 工具坐标系
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1-2）了，而是新的工具中心点（如图1-3）。
机器人常用的坐标系
机器人常用的坐标系机器人是一种自动化机械设备，具有无人值守、精度高、效率高等优点，广泛应用于工业制造、军事、医疗等领域。
在机器人的运动控制中，坐标系是一个非常重要的概念，不同的坐标系具有不同的特点和应用，下面将介绍机器人常用的坐标系。
笛卡尔坐标系笛卡尔坐标系是最为常用的坐标系之一，使用三个互相垂直的轴线（X、Y、Z）描述物体的位置和姿态。
该坐标系以物体的质心为原点，X轴正方向指向右侧，Y轴正方向指向前方，Z轴正方向指向上方。
笛卡尔坐标系适用于描述机器人的绝对位置，对机器人工作空间的描述较为精确。
极坐标系极坐标系也称为柱面坐标系，使用两个参数（半径r和极角θ）描述物体的位置和姿态。
该坐标系以物体的质心为原点，在平面内定义一个极坐标系，半径r表示物体到原点的距离，极角θ表示物体到X轴正方向的旋转角度。
极坐标系适用于描述机器人的相对位置，且具有较好的旋转性能，在一些特定的应用中可以取代笛卡尔坐标系。
欧拉角坐标系欧拉角坐标系是使用三个角度（俯仰角、偏航角、横滚角）描述物体的绝对方位和姿态。
该坐标系以物体的姿态（方向）为原点，其中俯仰角表示物体在Y轴（XZ平面）上的旋转角度，偏航角表示物体在Z 轴（XY平面）上的旋转角度，横滚角表示物体在X轴上的旋转角度。
欧拉角坐标系适用于描述机器人在工作过程中的姿态变化。
四元数坐标系四元数坐标系是一种超复数形式的坐标系，使用四个参数（实部+三个虚部）描述物体的方向和姿态。
该坐标系以物体的姿态为原点，其中实部表示物体在该方向上的放大倍数，三个虚部表示物体围绕该方向上的旋转情况。
四元数坐标系适用于描述机器人运动过程中的转动变化，具有计算复杂度低、适用范围广等优点。
总结以上是机器人常用的坐标系，它们各具特点，可根据具体应用选择合适的坐标系。
在机器人的运动控制中，坐标系是机器人的位置和姿态的基本描述方式，熟练掌握坐标系的应用可以提高机器人运动的精度和效率。
工业机器人 坐标系和运动命名原则
一、工业机器人简介工业机器人是一种多功能的自动化设备，它可以根据预先设定的程序完成各种生产任务，如组装产品、搬运材料等。
工业机器人通常由机械臂、控制器、传感器等部件组成，能够在工业生产中发挥重要作用。
二、工业机器人的坐标系1. 机器人的坐标系是指用来描述机器人工作空间和姿态的一种坐标系统。
常见的工业机器人坐标系包括笛卡尔坐标系、关节坐标系等。
2. 笛卡尔坐标系是以机器人基座为原点建立的，通常采用三维直角坐标系描述机器人末端执行器的位置和姿态，对于需要精确控制位置和方向的任务非常适用。
3. 关节坐标系是以机器人的关节为原点建立的坐标系，通过描述每个关节的角度来确定机器人末端执行器的位置和姿态，适用于需要精确控制关节角度的任务。
三、工业机器人的运动命名原则1. 工业机器人的运动命名原则是指描述机器人运动状态和轨迹的命名规范。
根据国际标准和通用约定，常见的工业机器人运动命名原则包括PPT、PPP、PTP等。
2. PPT是指“点到点”运动，即机器人从一个位置移动到另一个位置，并在目标位置停止。
PPT运动适用于需要精确定位的任务，如焊接、喷涂等。
3. PPP是指“点到点到点”运动，即机器人从一个位置开始，经过一个中间点，最终到达目标位置。
PPP运动适用于需要避障或柔性轨迹控制的任务，如装配、搬运等。
4. PTP是指“点到点”运动，即机器人根据指定的关节角度从一个姿态移动到另一个姿态，并在目标姿态停止。
PTP运动适用于需要精确控制关节角度的任务，如加工、抓取等。
四、结论工业机器人的坐标系和运动命名原则是工业机器人控制和编程中的重要概念，对于工业机器人的精确控制和应用具有重要意义。
正确理解和掌握工业机器人的坐标系和运动命名原则，能够有效提高工业机器人的工作效率和生产质量，推动工业自动化的发展。
五、工业机器人的坐标系和运动命名原则在工业生产中的应用工业机器人的坐标系和运动命名原则在工业生产中起着至关重要的作用。
简述机器人轴坐标系正负方向判定方法
机器人轴坐标系正负方向判定方法简介在机器人系统中，轴坐标系是一种常用的坐标系统，用于描述机器人的运动。
轴坐标系一般由三个轴线构成，分别为X轴、Y轴和Z轴。
机器人轴坐标系的正负方向判定方法主要是确定每个轴线上的正方向和负方向，以便准确描述机器人的运动方向和位置。
X轴的正负方向判定方法X轴是机器人坐标系中的一个轴线，它通常垂直于地面，并且与机器人手臂的运动方向相一致。
对于大部分机器人系统而言，X轴的正方向通常沿着机器人手臂的外伸方向，而负方向沿机器人手臂的内收方向。
例如，对于一个工业机器人系统，通常将机器人的基座固定在地面上，手臂伸出的方向称为X轴的正方向，手臂收回的方向称为X轴的负方向。
Y轴的正负方向判定方法Y轴是机器人坐标系中的另一个轴线，它通常与X轴垂直，并且垂直于地面。
Y轴的正方向通常与机器人手臂伸出的方向垂直，并且在手臂伸出方向的左侧，负方向则在手臂伸出方向的右侧。
对于一个工业机器人系统，当手臂伸出时，Y轴的正方向通常指向机器人的左侧，负方向则指向机器人的右侧。
Z轴的正负方向判定方法Z轴是机器人坐标系中的第三个轴线，它通常与X轴和Y轴所在的平面垂直，垂直于地面。
Z轴的正方向通常沿着机器人手臂的竖直向上方向，负方向则沿着机器人手臂的竖直向下方向。
以一个工业机器人系统为例，当机器人手臂伸直时，Z轴的正方向指向机器人手臂的顶部，负方向则指向机器人手臂的底部。
坐标系变换时的正负方向判定方法在机器人系统中，有时需要进行坐标系的变换，将一个坐标点从一个坐标系中的位置转换到另一个坐标系中。
在这种情况下，需要根据两个坐标系之间的关系来确定坐标轴的正负方向。
通常情况下，坐标系变换遵循右手法则。
右手法则规定，将右手的大拇指指向正方向，其余四指弯曲，则四指指向的方向即为负方向。
例如，如果需要将一个点从机器人坐标系变换到世界坐标系，可以使用以下步骤确定正负方向：1.用右手的大拇指指向机器人坐标系的X轴正方向，并将四指弯曲，四指指向的方向即为世界坐标系的X轴正方向。
工业机器人运动轴与坐标系的确定
工业机器人运动轴与坐标系的确定工业机器人是现代制造业中不可或缺的重要设备，它能够代替人类完成繁重、危险或重复性的工作。
而机器人的运动轴和坐标系的确定则是机器人能够精确运动的基础。
本文将介绍工业机器人运动轴和坐标系的概念、确定方法以及在实际应用中的重要性。
一、工业机器人的运动轴工业机器人通常具有多个运动轴，每个轴都可以实现不同的运动方式。
常见的机器人运动轴包括：基座轴（J1）、肩轴（J2）、肘轴（J3）、腕轴1（J4）、腕轴2（J5）和腕轴3（J6）。
这些轴可以分别控制机器人在水平、垂直和旋转方向上的运动。
确定机器人的运动轴需要考虑到工作环境、工作任务以及机器人结构等因素。
机器人的运动轴数量和结构可以根据实际需要进行设计和配置。
例如，一些需要进行复杂操作的机器人可能会配置6个以上的运动轴，而一些简单的机器人可能只需要3个或4个运动轴。
二、工业机器人的坐标系工业机器人的坐标系是用来描述机器人位置和姿态的数学模型。
通常使用笛卡尔坐标系来描述机器人的位置和姿态。
笛卡尔坐标系是三维空间中的一种坐标系，通过三个坐标轴（X、Y和Z轴）来确定一个点的位置。
确定机器人的坐标系需要考虑到机器人的起点、方向和姿态。
起点通常是机器人的基座，可以用一个固定的坐标点表示。
方向通常是机器人的朝向，可以用一个向量表示。
姿态通常是机器人的朝向和角度，可以用欧拉角或四元数表示。
三、工业机器人运动轴和坐标系的确定方法确定工业机器人的运动轴和坐标系是一个复杂的过程，需要考虑到多个因素。
以下是一些常用的确定方法：1. 机器人标定：通过对机器人进行标定，可以确定机器人的运动轴和坐标系。
标定过程通常包括观测和记录机器人的位置和姿态，并使用数学模型进行计算和优化。
2. 运动学分析：通过对机器人的结构和运动学进行分析，可以确定机器人的运动轴和坐标系。
运动学分析通常包括机器人的几何结构、关节运动范围和运动学方程等。
3. 参考物体：通过设置参考物体来确定机器人的运动轴和坐标系。
ABB机器人坐标系说明介绍资料
ABB机器人坐标系说明介绍资料ABB机器人是一款领先的工业机器人品牌，被广泛应用于各个行业中的自动化生产。
在使用ABB机器人的过程中，了解其坐标系是非常重要的。
下面是对ABB机器人坐标系的说明介绍资料。
ABB机器人是六轴机器人，拥有六个关节，每个关节都可以进行旋转或者坐标移动。
机器人的运动是在笛卡尔坐标系中进行的，这个坐标系由机器人臂的基座建立。
机器人基座坐标系通常被称为“原点坐标系”，坐标轴分别为X轴、Y轴和Z轴。
X轴表示机器人臂的水平移动方向，Y轴表示机器人臂的垂直移动方向，Z轴表示机器人臂的前后移动方向。
这些坐标轴以右手定则来定义。
机器人在原点坐标系中的位置由机器人的焦点指示器（TCP）定义。
焦点指示器是一个用于描述工具的点在笛卡尔坐标系中的位置和方向的抽象概念。
在机器人的末端上安装有夹具或者工具时，焦点指示器代表工具末端在坐标系中的位置。
机器人的坐标系还可以建立在工具坐标系上。
工具坐标系是机器人末尾固定的刀具或夹具上建立的坐标系，也是一个笛卡尔坐标系。
借助于工具坐标系，机器人可以对不同的工具进行任务重新定义，从而提高操作的精度和效率。
在使用工具坐标系时，机器人会相对于工具末端执行任务。
除了原点坐标系和工具坐标系，机器人还可以在某个坐标系的基础上建立一个用户坐标系。
用户坐标系是用户根据需要建立的新坐标系。
通过建立用户坐标系，用户可以方便地操作和管理机器人。
在机器人中添加和删除用户坐标系时，必须定义与原点坐标系之间的转换关系。
总的来说，ABB机器人坐标系重要的是在机器人操作中进行准确定位。
用户必须了解基本的坐标系及其转换，以实现精确和有效的任务执行。
工业机器人的运动控制-工业中专教学设计
工业机器人的运动控制【知识目标】1.掌握机器人运动轴和坐标系。
2.掌握手动操纵机器人的流程和方法。
【技能目标】能够使用示教器熟练操作工业机器人实现单轴运动、线性运动。
【教学过程】一、工业机器人运动轴与坐标系1.机器人运动轴的名称机器人轴是指机器人操作机的轴，目前典型商用工业机器人大多采用六轴关节型。
KUKA机器人6轴分别定义为A1、A2、A3、A4、A5和A6；而ABB 机器人则定义为轴1、轴2、轴3、轴4、轴5和轴6。
A1、A2和A3三轴(轴1、轴2和轴3)称为基本轴或主轴，用于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，用于实现末端执行器的任意空间姿态。
2.机器人坐标系的种类在大部分工业机器人系统中，均可使用关节坐标系、大地（基）坐标系、工具坐标系和用户坐标系，而工具坐标系和用户坐标系同属于直角坐标系范畴。
A.关节坐标系在关节坐标系下，机器人各轴均可实现单独正向或反向运动。
对于大范围运动，且不要求TCP姿态的，可选择关节坐标系。
B.直角坐标系直角坐标系(世界坐标系、大地坐标系)是机器人示教与编程时经常使用的坐标系之一，所有其他的坐标系均与大地坐标系直接或间接相关。
基坐标系的原点定义在机器人安装面与第一转轴的交点处，X 轴向前，Z 轴向上，Y 轴按右手法则确定。
无论机器人处于什么位置，TCP均可沿基坐标系的X、Y和Z轴平行移动。
法兰坐标系是原点为机器人法兰中心的坐标系，是工具坐标系的参考点。
C.工具坐标系工具坐标系是一个可自由定义，用户定制的坐标系。
工具坐标系的原点定义在TCP点，并且假定工具的有效方向为Z轴(有些机器人厂商将工具的有效方向定义为X轴)，而Y轴、Z轴由右手法则确定，如图1-2-24所示。
工具坐标的方向随腕部的移动而发生变化，与机器人的位姿无关。
因此，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。
D.用户坐标系用户坐标系为作业示教方便，由用户自行定义的坐标系，它定义工件相对于大地坐标系的位置，如工作台坐标系和工件坐标系，如图所示。
工业机器人的五个坐标系
工业机器人的五个坐标系在工业机器人领域，坐标系是用来描述机器人末端执行器（或工具）在空间中的位置和姿态的框架。
为了确保机器人的准确性和一致性，通常会使用一系列标准的坐标系。
以下是工业机器人领域中最常用的五个坐标系：1、笛卡尔坐标系：在三维空间中，笛卡尔坐标系使用三个相互垂直的坐标轴（X、Y、Z），以及三个相互垂直的旋转轴（Rx、Ry、Rz）。
这种坐标系常用于描述机器人在空间中的位置和姿态，以及机器人末端执行器的位置和姿态。
2、极坐标系：极坐标系是一种以机器人末端执行器为中心的坐标系，它使用径向距离（r）、方位角（θ）和高度（z）来描述机器人在空间中的位置和姿态。
这种坐标系常用于路径规划、路径插补和机器人运动学分析。
3、圆柱坐标系：圆柱坐标系是一种以机器人末端执行器为中心的坐标系，它使用径向距离（r）、方位角（θ）和垂直距离（z）来描述机器人在空间中的位置和姿态。
这种坐标系常用于描述机器人在圆柱体或球体等形状上的路径和姿态。
4、球坐标系：球坐标系是一种以机器人末端执行器为中心的坐标系，它使用径向距离（r）、方位角（θ）和极角（φ）来描述机器人在空间中的位置和姿态。
这种坐标系常用于描述机器人在球体或类似形状上的路径和姿态。
5、工具坐标系：工具坐标系是一种以机器人末端执行器（或工具）为中心的坐标系，它使用工具的几何中心作为原点，并使用三个旋转轴（Rx、Ry、Rz）来描述工具的空间姿态。
这种坐标系常用于机器人运动学建模、路径规划和机器人控制等方面。
这些坐标系在工业机器人领域中具有广泛的应用，它们为机器人控制、路径规划和运动学建模提供了方便的框架。
根据实际应用场景的不同，选择合适的坐标系可以有效地提高机器人的精度和效率。
ABB工业机器人操作和坐标系一、引言在现代化的制造和自动化流程中，工业机器人扮演着关键的角色。
它们被广泛应用于各种复杂任务，从装配到质量检测，从搬运到喷漆，无所不能。
ABB集团作为全球领先的机器人技术提供商，其产品广泛应用于全球的各个行业。
工业机器人常用的四种坐标系
工业机器人常用的四种坐标系1 机器人坐标系工业机器人的坐标系是指用于控制机器人运动的坐标系，常用的有四种坐标系，即机器人基座坐标系、世界坐标系、末端坐标系和用户定义的坐标系。
2 机器人基座坐标系机器人基座坐标系（Base Coordinate System，BCS）一般是机器人的起点，也就是位于机器人的基座上，可以理解为机器人“抓取”东西时的测量和控制参考系，以及机器人坐标到世界坐标转换的参考系。
起始点可以通过编程人员在机器人程序上定义或使用具有软件的机器人控制器交互进行定位。
3 世界坐标系世界坐标系（World Coordinate System，WCS）是在机器人程序执行时定义的机器人环境中一个参考系，任何在机器人程序中定义的位置总是以世界坐标系为参照系定义的，以这个坐标系来表示机器人完成动作的最终目标点。
4 末端坐标系末端坐标系（TCP，Tool Centre Point）位于机器人末端，是坐标系统上机器人末端位置的参考系。
末端坐标系位于关节空间的终点，跟踪机器人的最终位置，用于控制器知道完成多个任务时，机器人头部位置的正确性。
此外，末端坐标系还可以用于关节运动时的夹持物体的位置定义及控制。
5 用户定义的坐标系用户定义的坐标系（User defined Coordinate System，UCS）由程序员在机器人程序中定义，有时也称为临时坐标系，以满足特定程序规划及定位运动任务的需要。
程序员可以自定义各种用户坐标系，通过建立坐标系与世界坐标系之间的关系，来完成更复杂的任务定位与控制，例如在组装任务中检查某一样件的位置相对与主体的关系等。
在控制机器人运动时，机器人的正确性定位及动作的精确性取决于机器人坐标系的准确性，上文介绍了四种机器人常用的机器人坐标系，他们非常适用于机器人程序规划定位及控制任务，能够将复杂的机器人运动任务优化，以及正确定位指令。
机器人的运动轴和坐标系
8 ）在察觉到有危险时，立即按下【急停键】，停止机器人运转。
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3.3 机器人安全操作规程
所 3.3.2 再现和生产运行时
处
位 置
1 ）机器人处于自动模式时，严禁进入机器人本体动作范围内。
——— —
2
）在运行作业程序前，须知道机器人根据所编程序将要执行的全部任务。
【 3 ）使用由其他系统编制的作业程序时，要先跟踪一遍确认动作，之后再使用该程序。
(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 ，原点定义
位 置
在机器人安装面与第一转动轴的交点处， X 轴向前， 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
置
动作 说明
(3) 工具坐标系 原点定义在 TCP 点，并且假定工具的有效方向
所 处
为
X
轴（有些机器人厂商将工具的有效方向定义为
Z
轴），而
位 置
Y
轴、
Z
轴由右手法则确定。
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
———
—
【 课
X 轴 沿 X 轴平 行移动
堂
认
知
】
主轴 （基本轴 ）
Y轴
简述工业机器人四类常用坐标系的定义
工业机器人是一种能够自动执行各种工业生产任务的智能化设备，它能够完成重复性高、精度要求高的工作，极大地提高了生产效率和产品质量。
在工业机器人的运动控制中，坐标系是一个非常重要的概念，它决定了机器人在空间中的运动轨迹和位置。
常见的工业机器人坐标系包括基坐标系、工具坐标系、世界坐标系和用户坐标系。
下面将对这四种常用坐标系进行简要介绍。
一、基坐标系基坐标系是工业机器人控制中最基本的坐标系，也是机器人的运动参考系。
它通常是由机器人末端执行器的位置和姿态决定的，其坐标原点通常位于机器人的基座中心，x轴指向机器人末端执行器的前进方向，y轴指向机器人的左侧，z轴指向机器人的上方。
通过基坐标系，机器人可以准确定位和控制自身的运动轨迹。
二、工具坐标系工具坐标系是相对于机器人末端执行器的一个坐标系，它描述了机器人末端执行器上安装的工具或夹具在运动过程中的位置和姿态。
工具坐标系的建立需要考虑到工具的重心位置、姿态等因素，通过工具坐标系，机器人可以准确地控制工具在工作空间中的位置和姿态。
三、世界坐标系世界坐标系是指在工业机器人操作的整个工作空间中建立的一个固定的坐标系，它通常是由工作空间的边界和环境参考物所确定的。
世界坐标系的建立可以帮助机器人在工作空间中进行定位和路径规划，保证其移动和操作的准确性和稳定性。
四、用户坐标系用户坐标系是根据用户的需要和工作要求，由用户自行建立的一个坐标系。
用户可以根据实际工作需要，将世界坐标系中的某个点或者某个工件的某个特定位置定义为一个新的坐标系原点，并设置新的坐标轴方向。
通过用户坐标系，用户可以方便的对工作空间进行定位、操作和控制。
总结：在工业机器人的运动控制中，坐标系是一个非常重要的概念，不同的坐标系具有不同的运动特性和控制方式。
了解和掌握工业机器人常用的四类坐标系的定义和使用方法，对于提高机器人的运动控制精度和灵活性，实现高效的生产操作具有重要的意义。
希望本文能够对读者有所帮助，谢谢！很高兴看到您对工业机器人坐标系有着浓厚的兴趣，下面将继续为您介绍工业机器人常用坐标系的一些细节和应用。
机器人结构分类
描述
应用领域示例
1
直角坐标型机器人
机器人具有三个垂直的线性运动轴，类似于直角坐标系。
物料搬运、装配、喷涂等
2
圆柱坐标型机器人
机器人具有一个旋转轴和两个线性运动轴，通常用于平面内的圆周运动。
焊接、切割、物料搬运等
3
球坐标型机器人
机器人具有两个旋转轴和一个线性运动轴，类似于球坐标系。
6
并联机器人
机器人的多个驱动轴通过连杆并联连接，具有高速、高精度和高刚性的特点。
高速抓取、装配、检测等
7
协作机器人
专为与人类协作而设计的机器人，具有轻量化、灵活性和安全性等特点。
协作装配、人机交互、教育等
8
移动型机器人
具有自主移动能力的机器人，可以在不同环境中进行移动和操作。
物流、巡检、清洁等
装配、检测、搬运等
4
关节型机器人
机器人由多个关节组成，关节之间通过连杆连接，类似于人类的手臂。
自动化生产线、汽车制造、焊接等
5
SCARA型机器人
选择性装配机器人臂（Selective Compliance Assembly Robot Arm），具有两个旋转轴和两个平行于工作平面的线性运动轴。
电子装配、精密操作等
工业机器人运动轴与坐标系的确定
工业机器人运动轴与坐标系的确定工业机器人是一种高精度、高速度、高可靠性的自动化设备，广泛应用于制造业、物流业、医疗业等领域。
工业机器人的运动轴和坐标系的确定是机器人运动控制的基础，对于机器人的精度、速度、稳定性等方面都有着重要的影响。
一、工业机器人的运动轴工业机器人的运动轴是指机器人在运动过程中的各个方向，通常包括六个方向：X、Y、Z、A、B、C轴。
其中，X、Y、Z轴是直线运动轴，A、B、C轴是旋转运动轴。
1. X、Y、Z轴X、Y、Z轴是机器人的直线运动轴，它们分别对应机器人的前后、左右、上下运动方向。
在机器人的运动控制中，X、Y、Z轴通常被称为基本轴，它们的运动是机器人运动的基础。
2. A、B、C轴A、B、C轴是机器人的旋转运动轴，它们分别对应机器人绕X、Y、Z轴的旋转运动。
在机器人的运动控制中，A、B、C轴通常被称为姿态轴，它们的运动可以改变机器人的姿态，从而实现更加复杂的运动控制。
二、工业机器人的坐标系工业机器人的坐标系是指机器人运动控制中的坐标系，它是机器人运动控制的基础。
通常情况下，工业机器人的坐标系有两种：基座坐标系和工具坐标系。
1. 基座坐标系基座坐标系是机器人运动控制中的基本坐标系，它是机器人运动的参考坐标系。
基座坐标系通常以机器人的基座为原点，X、Y、Z轴分别对应机器人的前后、左右、上下运动方向。
2. 工具坐标系工具坐标系是机器人运动控制中的相对坐标系，它是机器人在执行任务时所使用的坐标系。
工具坐标系通常以机器人的工具为原点，X、Y、Z轴分别对应机器人工具的前后、左右、上下运动方向。
三、工业机器人运动轴和坐标系的确定工业机器人的运动轴和坐标系的确定是机器人运动控制的基础，它对机器人的运动精度、速度、稳定性等方面都有着重要的影响。
通常情况下，工业机器人的运动轴和坐标系的确定需要经过以下步骤：1. 确定基座坐标系首先需要确定机器人的基座坐标系，通常以机器人的基座为原点，X、Y、Z轴分别对应机器人的前后、左右、上下运动方向。
机器人手动运行的三种坐标系
机器人手动运行的三种坐标系机器人是一种可编程的多轴机械系统，它能够执行多种任务。
机器人在生产线上可以代替人工操作，提高生产效率和质量。
机器人的运动控制是其实现各种任务的基础，而运动控制离不开坐标系的应用。
机器人手动运行有三种坐标系：步进坐标系、关节坐标系和工具坐标系。
一、步进坐标系：步进坐标系是指机器人执行连续动作时的坐标系。
它是由基座的中心和基座轴线与机器人运动方向共面垂直建立的。
在步进坐标系中，机器人的动作是按照预先设定好的路线运行的。
这个路线是由机器人工程师先设计好，然后通过软件转化为机器人能够理解的指令，机器人才能根据这些指令进行运行。
步进坐标系的优点是机器人的运行路线规划比较简单，操作人员只需要对机器人进行电脑编程就可以了。
此外，机器人不会因为运动轨迹不准而受到影响，同时步进坐标系下的运动控制也比较容易实现。
二、关节坐标系：关节坐标系是指机器人执行离散动作时所采用的坐标系。
它是由各个关节运动方向共面垂直建立的。
在关节坐标系中，机器人的运动是离散的，也就是机器人会在一系列的指定位置停留，每停留一次都会执行一次动作，如将一个物体抓起来或放下来等。
关节坐标系的优点是机器人可以实现很高的灵活性和精度，同时机器人的加速度和速度也可以更灵活地控制。
不过，对于操作人员来说，关节坐标系的路线规划会更加复杂，需要对机器人的各个关节进行精细的控制。
三、工具坐标系：工具坐标系是指机器人执行操作时的坐标系。
它是一个与机器人末端各自带有一个工具时所建立的坐标系。
在工具坐标系中，机器人的动作是基于末端工具的位置和姿态来进行的。
例如，在装配车间中，工具坐标系是用于机器人手指握住零件并安装到机器上的坐标系。
工具坐标系的优点是机器人可以通过调整工具坐标系来改变操作位置，从而实现更大的灵活性。
此外，通过这个坐标系，机器人可以使末端工具旋转到特定的角度进行操作，从而实现更多的功能。
总的来说，以上三种坐标系在机器人手动运行中都有各自的应用，机器人手动运行的坐标系选择取决于任务的性质和机器人所搭载的工具和系统。
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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。
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
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。
【 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
———
— 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
(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
（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，
工业机器人技术及应用
— 手动操纵工业机器人
主 编：兰 虎
所 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
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
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 行移动
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
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
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
】
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
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