认识工业机器人的6种坐标系，可以帮你更好地操作机器人

文|伯朗特机器人

了解工业机器人的6种坐标系，可以帮助你更好地操作机器人。这些坐标系用于确认机器人的位置和姿态，或者用于在其他工件上建立基准。机器人的坐标系包括基坐标系、DH坐标系、关节坐标系、世界坐标、工作台坐标、工具坐标，这些坐标系用于确认机器人的位置和姿态，或者用于在其他工件上建立基准。

1.基坐标系

基坐标系由机器人底座基点与坐标方位组成，是机器人其他坐标系的基础。该坐标系与数学中的笛卡尔坐标系方向一致。

2.DH坐标系

DH坐标系是Denavit和Hartenberg在1955年提出的一种建模方法，主要用于机器人运动学。这种方法是在每个连杆上建立一个坐标系，通过齐次坐标变换来实现两个连杆上坐标的变换。在多连杆串联的系统中，多次使用齐次坐标变换可以建立首末坐标系的关系，每个轴运动时总是绕着该轴坐标系的Z轴进行旋转。

3.关节坐标系

关节坐标系设定在机器人关节中，关节旋转的度数以关节坐标系的原点为基准。关节坐标系的原点与电机编码器的数值相关，系统会记录一个状态的编码器数值作为原点。在这个状态下，关节坐标的数值都是0。机器人采用绝对值编码器的电机，断电状态下有电池给编码器供电，重新开电后系统会读取记忆中的电机绝对编码器数值，保证原点不丢失。

4.世界坐标系

世界坐标系的方向与机器人基坐标系方向一致。坐标系XYZ的数据是各个轴的连杆参数相加而来，用来表示机器人处于空间内的哪一个点。具体数值通过相应的连杆参数相加得到。UVW三项数据用欧拉角表示，旋转方向为Rx、Ry、Rz。世界坐标系是机器人在空间中的位置，它与基坐标系方向一致，但更广泛地描述了机器人在整个工作空间中的位置。这就像GPS，无论机器人在工厂的哪个角落，都能准确知道它在哪里。

5.工作台坐标系

工作台坐标系是针对某个工作平台人为设定的世界坐标系。在世界坐标系体系下，机器人移动XYZ轴参考的是基坐标轴。当机器人的工作平面与基坐标系不平行时，为了方便调试，我们会以工作台的两条边作为基准轴建立工作台坐标系。建立工作台坐标后，在该坐标系下，机器人的基准点将会从基坐标系移动到工作台坐标系原点，坐标系方向与基坐标一致。

设定方法：选择工作台面的一个角，保持姿态依次记录Po、Px、Py三个点后点击确定修改。工作台坐标的方向参考机器人基坐标，保证Z轴方向不反。机器人运动到Po后切换为工作台坐标系，XYZ的数值为0。

6.工具坐标

工具坐标是机器人末端执行器的坐标系，它决定了工具如何与工件互动。当机器人末端安装了特定的工具或治具时，工具坐标系会相应调整，以确保工具的精确使用。通常情况下，末端TCP（工具中心点）的姿态变换基准在机器人的法兰中心点位置。U轴绕着X轴进行旋转，V轴绕着Y轴进行旋转，W轴绕着Z轴进行旋转。当末端安装了治具工装时，需要将工具的基准从法兰坐标系变换到治具末端。一般采用6点法进行标定计算，切换为标定后的工具坐标系时，机器人的姿态计算基准点不再是法兰坐标系，而是标定后的位置。

通过了解这六种坐标系，操作者可以更准确地控制机器人，无论是在复杂的装配线上，还是在需要精细操作的实验室中。坐标系是机器人操作的基石，掌握它们，就是掌握了与机器人共舞的舞步。随着技术的不断进步，这些坐标系的原理和应用将更加深入到工业生产的每一个角落，成为提升生产效率和质量的关键。