一、机器人定位坐标系

改变机器人控制点（以下称工具控制点 TCP）空间位置的运动称为定位。为了确定控制点的空间位置、运动方向，需要在工业机器人上设定坐标系。多关节型机器人的运动复杂多样，控制系统一般可选择图示的 5 种坐标系，坐标轴的方向符合右手定则。

（1）关节坐标系

关节坐标系是与机器人本体关节运动轴对应的基本坐标系，例如，对于 6 轴垂直串联机器人，有腰回转 S、下臂摆动 L、上臂摆动 U、手腕回转 R、腕摆动 B、手回转 T 共 6 个坐标轴；在 7 轴机器人上，则需要增加下臂回转轴 E 等。选择关节坐标系时，可直接控制机器人的关节运动。

（2）直角坐标系

直角坐标系是机器人本体上的虚拟笛卡尔坐标系。选择直角坐标系时，可通过 X/Y/Z来规定机器人控制点的运动。

（3）圆柱坐标系

圆柱坐标系由平面极坐标运动轴 r、θ 和垂直运动轴 Z 构成。极坐标的角度 θ 一般直接由腰回转轴控制；半径 r 和 Z 轴的运动需要由若干关节的运动合成。选择圆柱坐标系时，可通过转角、半径、高度来规定机器人控制点的运动。

（4）工具坐标系

工具坐标系是用来指定末端执行器端点（工具端点）位置的虚拟笛卡尔坐标系，它以工具端点为原点、以工具接近工件的有效方向为 Z 轴正向的直角坐标系。选择工具坐标系时，可通过 X/Y/Z 来规定机器人工具端点的运动。

（5）工件（用户）坐标系

工件坐标系是以工件为基准来指定末端执行器端点（工具端点）位置的虚拟笛卡尔坐标系，工件坐标系的 XY 平面一般为工件安装平面、Z 轴通常以工具离开工件的方向为正向。选择工件坐标系时，机器人将以工件为基准，通过 X/Y/Z 来规定工具端点的运动。

工具、用户坐标系与工具、工装密切相关，在使用多工具、多工装的机器人上，可能有多个工具坐标系和用户坐标系。工具坐标系和用户坐标系需要通过机器人控制系统的“系统设置”操作或用户坐标系设定命令进行定义。

二、工具定向坐标系

改变机器人工具（末端执行器）姿态的运动称为工具定向。工业机器人的工具定向运动有“控制点不变”和“变更控制点”两种方式。控制点就是 TCP（Tool Control Point），它是执行器（工具）的作业点，控制点保持不变的定向运动如图所示，这是一种工具作业端点位置保持不变、只改变工具姿态的定向运动。

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