FANUC知识点11：坐标系种类

坐标系是为确定机器人的位置和姿态而在机器人或空间上进行定义的位置指标系统。

常用的机器人坐标系有：关节坐标系、世界坐标系、手动坐标系、工具坐标系、用户坐标系和单元坐标系。

其中世界坐标系、手动坐标系、工具坐标系、用户坐标系和单元坐标系均属于直角坐标系。机器人大部分坐标系都是笛卡尔直角坐标系，符合右手规则。

1.关节坐标系

关节坐标系是设定在机器人的关节中的坐标系，其原点设置在机器人关节中心点处，如图4.1所示。在关节坐标系下，工业机器人各轴均可实现单独正向或反向运动。当大范围运动，且不要求TCP姿态时，可选择关节坐标系。

2.世界坐标系

在FANUC机器人中，世界坐标系被赋予了特定含义，即机器人基坐标系，是被固定在空间上的标准直角坐标系，其被固定在由机器人事先确定的位置。用户坐标系、工具坐标系基于该坐标系而设定。世界坐标系用于位置数据的示教和执行。

FANUC机器人的世界坐标系：原点位置定义在J2轴所处水平面与J1轴交点处，Z轴向上，X轴向前，Y轴按右手规则确定，如图4.2和图4.3中的坐标系O1-X1Y1Z1。

3.手动坐标系

手动坐标系是在机器人作业空间中，为了方便有效地进行线性运动示教而定义的坐标系。该坐标系只能用于示教，在程序中不能被调用。未定义时，与世界坐标系重合。

使用手动坐标系是为了在示教过程中避免其他坐标系参数改变时误操作，尤其适用于机器人倾斜安装或者用户坐标系数量较多的场合。

4.工具坐标系

工具坐标系是用来定义工具中心点的位置和工具姿态的坐标系。而工具中心点（Tool CenterPoint，TCP）是机器人系统的控制点，出厂时默认于最后一个运动轴或连接法兰的中心。

未定义时，工具坐标系默认在连接法兰中心处，如图4.4所示。安装工具后，TCP将发生变化，变为工具末端的中心。为实现精确运动控制，当换装工具或发生工具碰撞时，工具坐标系必须事先进行定义，如图4.3中的坐标系O2-X2Y2Z2，具体定义过程详见5.1小节。在工具坐标系中，TCP将沿工具坐标系的X、Y、Z轴方向做直线运动。

5.用户坐标系

用户坐标系是用户对每个作业空间进行定义的直角坐标系。它用于位置寄存器的示教和执行、位置补偿指令的执行等。未定义时，将由世界坐标系来代替该坐标系，用户坐标系与世界坐标系重合，如图4.3中的坐标系O3-X3Y3Z3所示。

用户坐标系的优点：当机器人运行轨迹相同，工件位置不同，只需要更新用户坐标系即可，无需重新编程。

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