3.1　機器人坐標系及原點

3.1.1　世界坐標系

（1）定義

世界坐標系是表示機器人（控制點）“當前位置”的坐標系。所有表示位置點的數據是以世界坐標系為基準的（世界坐標系類似于數控系統的G54坐標系。事實上就是工件坐標系）。

（2）設置

世界坐標系是以機器人的基本坐標系為基準設置的（這是因為每一臺機器人基本坐標系是由其安裝位置決定的）。只是確定世界坐標系基準點時，是從世界坐標系來觀察基本坐標系的位置，從而確定新的世界坐標系本身的基準點。所以基本坐標系是機器人坐標系中第1基準坐標系。

在大部分的應用中，世界坐標系與基本坐標系相同。

如圖3-1所示，圖中X_WY_WZ_W是世界坐標系。當前位置是以世界坐標系為基準的。如圖3-2所示。

3.1.2　基本坐標系

基本坐標系是以機器人底座安裝基面為基準的坐標系。在機器人底座上有圖示標志?；咀鴺讼等鐖D3-3所示。實際上基本坐標系是機器人第一基準坐標系。世界坐標系也是以基本坐標系為基準的。

3.1.3　機械IF坐標系

機械IF坐標系也就是“機械法蘭面坐標系”。以機器人最前端法蘭面為基準確定的坐標系稱為“機械IF坐標系”。以X_m-Y_m-Z_m表示。如圖3-4所示。與法蘭面垂直的軸為“Z軸”，Z軸正向朝外，X_m軸、Y_m軸在法蘭面上。法蘭中心與定位銷孔的連接線為X_m軸，但必須注意X_m軸的“正向”與定位銷孔相反。

由于在機械法蘭面要安裝抓手，因此這個“機械法蘭面”就有特殊意義。特別注意：機械法蘭面轉動，機械IF坐標系也隨之轉動。而法蘭面的轉動受J5軸、J6軸的影響（特別J6軸的旋轉帶動了法蘭面的旋轉，也就帶動了機械IF坐標系的旋轉，如果以機械IF坐標系為基準執行定位，就會影響很大），參見圖3-5、圖3-6。圖3-6是J6軸逆時針旋轉了的坐標系。

3.1.4　工具（TOOL）坐標系

（1）工具（TOOL）坐標系的定義及設置基準

①定義　由于實際使用的機器人都要安裝夾具抓手等輔助工具，因此機器人的實際控制點就移動到了工具的中心點上，為了控制方便，以工具的中心點為基準建立的坐標系就是TOOL坐標系。

②設置　由于夾具抓手直接安裝在機械法蘭面上，因此TOOL坐標系就是以機械IF坐標系為基準建立的。建立TOOL坐標系有參數設置方法和指令速度法，實際上都是確定TOOL坐標系原點在機械IF坐標系中的位置和形位（pose）。

TOOL坐標系與機械IF坐標系的關系如圖3-7所示。TOOL坐標系用X_t、Y_t、Z_t表示。TOOL坐標系是在機械IF坐標系基礎上建立的。在TOOL坐標系的原點數據中，X、Y、Z表示TOOL坐標系原點在機械IF坐標系內的直交位置點。A、B、C表示TOOL坐標系繞機械IF坐標系X_m、Y_m、Z_m軸的旋轉角度。

TOOL坐標系的原點不僅可以設置在任何位置，而且坐標系的方位（pose）也可以通過ABC值任意設置（相當于一個立方體在一個萬向軸接點任意旋轉）。在圖3-7中，TOOL坐標系繞Y軸旋轉了-90°，所以Z_t軸方向就朝上（與機械IF坐標系中的Z_m方向不同）。而且當機械法蘭面旋轉（J6軸旋轉）時，TOOL坐標系也會隨著旋轉，分析時要特別注意。

（2）動作比較

①JOG或示教動作

a.使用機械IF坐標系。未設置TOOL坐標系時，使用機械IF坐標系以出廠值法蘭面中心的為“控制點”，在X方向移動（此時，X軸垂直向下），其移動形位（pose）如圖3-8所示。

b.以TOOL坐標系動作。設置了TOOL坐標系后，以TOOL坐標系動作。注意在X方向移動時，是沿著TOOL坐標系的X_t方向動作。這樣就可以平行或垂直于抓手面動作，使JOG動作更簡單易行。如圖3-9所示。

②A方向動作

a.使用機械IF坐標系。未設置TOOL坐標系時，使用機械IF坐標系，繞X_m軸旋轉。抓手前端大幅度擺動。如圖3-10所示。

b.設置TOOL坐標系繞X_t軸旋轉。設置TOOL坐標系后，繞X_t軸旋轉。抓手前端繞工件旋轉。在不偏離工件位置的情況下，改變機器人形位（pose）。如圖3-11所示。

以上是在JOG運行時的情況。

（3）自動運行

①近點運行　在自動程序運行時，TOOL坐標系的原點為機器人“控制點”。在程序中發出的定位點是以世界坐標系為基準的。

但是，Mov指令中的近點運行功能中的“近點”的位置則是以TOOL坐標系的Z軸正負方向為基準移動。

這是必須充分注意的。

指令例句：

    1  Mov P1, 50

其動作是：將TOOL坐標系原點移動到P₁點的“近點”，“近點”為P₁點沿TOOL坐標系的Z軸正向移動50mm（圖3-12）。

②相位旋轉　繞工件位置點旋轉（Z_t），可以使工件旋轉一個角度。

例：指令在P₁點繞Z軸旋轉45°（使用兩點的乘法指令）：

    1MovP1*(0,0,0,0,0,45)'使用兩點的乘法指令

實際的運動結果如圖3-13所示。

3.1.5　工件坐標系

工件坐標系是以工件原點確定的坐標系。在機器人系統中，可以通過參數預先設置8個工件坐標系。也可以通過Base指令設置工件坐標系原點或選擇工件坐標系。另外，可以指令當前點為新的世界坐標系的原點。

Base指令就是設置世界坐標系的指令。

（1）參數設置法

表3-1為工件坐標系相關參數，可在軟件上做具體設置。

（2）指令設置法

設置世界坐標系的偏置坐標（偏置坐標為以世界坐標系為基準觀察到的基本坐標系原點在世界坐標系內的坐標）。

1 Base（50，100，0，0，0，90）’設置一個新的世界坐標系（如圖3-14所示）

2 Mvs P1’

3 Base P2’以P₂點為偏置量，設置一個新的世界坐標系

4 Mvs P1’

5 Base 0’設置世界坐標系與基本坐標系相同（回初始狀態）

（3）以工件坐標系號選擇“新世界坐標系”的方法

1 Base 1’選擇1#工件坐標系WK1 CORD

2 Mvs P1’運動到P₁

3 Base 2’選擇2#工件坐標系WK1CORD

4 Mvs P1’運動到P₁

5 Base 0’選擇基本坐標系

3.1.6　JOG動作

在示教單元上，可以進行以下JOG操作。

（1）三軸直交JOG

X、Y、Z三軸以直角坐標移動。A、B、C三軸以關節軸的角度單位運行。

（2）圓筒JOG

以圓筒坐標系運動。X軸表示圓筒坐標系的直徑大小。Y軸表示繞圓筒的旋轉（繞J1軸的旋轉）。Z軸表示上下運動。A、B、C軸表示各軸的旋轉，以角度為單位。

（3）工件JOG

以工件坐標系為基準進行JOG動作。動作如圖3-15所示。

（4）JOG TOOL

以工具坐標系為基準進行的JOG運動。