為了說明與控制機器人在空間的運動情況，比如：位置、運動的方向及速度等，必須為其選定一個參照系，也就是坐標(biāo)系統(tǒng)（Coordinate System）。機器人在坐標(biāo)系中的位置數(shù)據(jù)，稱為坐標(biāo)。同一個位置，在不同的坐標(biāo)系中，其坐標(biāo)值是不同的。今天這篇文章，我們來談?wù)劰I(yè)機器人的各種坐標(biāo)系統(tǒng)。

機器人的坐標(biāo)系包括如下幾個類別：世界坐標(biāo)系（World coordinate system）、基坐標(biāo)系（Base coordinate system）、工具坐標(biāo)系（Toolcoordinate system）和工件坐標(biāo)系（Objectcoordinate system）。

世界坐標(biāo)系（World coordinate system），也稱為大地坐標(biāo)系，它是大地作為參考平面。世界坐標(biāo)系可以讓兩個或多個機器人定位到車間里的同一個位置點，在兩個或多個機器人協(xié)同工作時（比如一個機器人抓取另一個機器人焊接好的部件），使用世界坐標(biāo)系會特別方便。

基坐標(biāo)系（Base coordinate system）是機器人的底盤作為參考平面。有人會問：基坐標(biāo)系和大地坐標(biāo)系有什么區(qū)別呢？既然基坐標(biāo)系是以底盤為參考平面，那么底盤的固定的地方不同，其參考系就不同。當(dāng)?shù)妆P水平固定到地面上時，基坐標(biāo)系與大地坐標(biāo)系在同一個平面內(nèi)（原點可能不同），此時機器人的運動也可以世界坐標(biāo)系為參考。當(dāng)?shù)妆P離開地面一定距離（甚至把機器人倒置），機器人的參考平面就不能以大地為基準(zhǔn)了，必須以底盤所在的平面為基準(zhǔn)。當(dāng)機器人回歸原點，觀察者面向機器人站在其正前方，垂直向上的方向為Z軸正方向；水平向右的方向為Y軸正方向；從機器人指向觀察者的方向為X軸正方向。下面是默認(rèn)基坐標(biāo)系的示意圖：

工具坐標(biāo)系（Toolcoordinate system）用來定義工具中心點（TCP）的位置。嚴(yán)格來講，“工具坐標(biāo)”應(yīng)該被翻譯為“工具數(shù)據(jù)（Tool Data）”。因為這里面不僅定義了工具中心點的位置，還包括了工具的重量和重心。ABB機器人有默認(rèn)的工具數(shù)據(jù)"tool0"，其TCP點在第六軸法蘭盤的中心位置。法蘭盤的平面即為X軸和Y軸構(gòu)成的平面。站在機器人的正前方，面對法蘭盤，垂直于法蘭盤的方向為Z軸，其正方向從機器人指向觀察者；法蘭盤向下的方向為X軸的正方向，向右的方向為Y軸的正方向；如下圖：

另一個很重要的坐標(biāo)系是工件坐標(biāo)系（Objectcoordinate system）。

工件坐標(biāo)用來定義一個平面，機器人的TCP點在這個平面內(nèi)做軌跡運動。在ABB機器人中，工件坐標(biāo)被稱為"work object data"，簡寫為"wobjdata"。

如何來定義這樣一個平面呢？通常采用的是三點法。根據(jù)幾何定律：不在同一條直線上的三個點可以唯一確定一個平面。我們可以在被加工的工件表面上選擇三個點：X1、X2和Y1。其中“X1”用來確定平面坐標(biāo)的原點；“X2”用來確定坐標(biāo)軸X的正方向；“Y1”用來確定坐標(biāo)軸Y的正方向；三個點的位置數(shù)據(jù)確定后，就可以定義一個工件坐標(biāo)了。

使用工件坐標(biāo)的好處在于當(dāng)工件的位置發(fā)生變化后，僅需要重新定義一個新的工件坐標(biāo)，而不需要對機器的運動軌跡進行重新編程。

關(guān)于三點法定義工件坐標(biāo)的具體步驟，我們將在以后的文章中介紹。

好了，工業(yè)機器人的坐標(biāo)系統(tǒng)就先聊到這里