1.1 机器人坐标系及原点
1.1.1 世界坐标系
（1）定义
“世界坐标系”是表示机器人“当前位置”的坐标系。所有表示位置点的数据是以“世界坐标系”为基准的（“世界坐标系”类似于数控系统的G54坐标系，事实上就是“工件坐标系”）。
（2）设置
“世界坐标系”是以机器人的“基本坐标系”为基准设置的（这是因为每一台机器人的“基本坐标系”是由其安装位置决定的），只是确定“世界坐标系”基准时，是从新的“世界坐标系”来观察“基本坐标系”的位置，从而确定新的“世界坐标系”本身，所以“基本坐标系”是机器人坐标系中的第一基准坐标系。
在大部分的应用中，“世界坐标系”与“基本坐标系”相同，如图1-1所示，图中XW-YW-ZW是“世界坐标系”。当前位置是以“世界坐标系”为基准的，如图1-2所示。
图1-1 “世界坐标系”与“基本坐标系”之间的关系
图1-2 “当前位置”以“世界坐标系”为基准
1.1.2 基本坐标系
“基本坐标系”是以机器人底座安装基面为基准的坐标系，在机器人底座上有图示标志。基本坐标系如图1-3所示。实际上“基本坐标系”是机器人第一基准坐标系，“世界坐标系”也是以“基本坐标系”为基准的。
图1-3 基本坐标系
1.1.3 机械IF坐标系
机械IF坐标系也就是“机械法兰面坐标系”，是以机器人最前端法兰面为基准确定的坐标系，以Xm-Ym-Zm表示，如图1-4所示。与法兰面垂直的轴为“Z轴”，Z轴正向朝外，Xm轴、Ym轴在法兰面上。法兰中心与定位销孔的连接线为Xm轴，但必须注意Xm轴的“正向”与定位销孔相反。
图1-4 机械IF坐标系的定义
由于在机械法兰面要安装抓手，所以这个“机械法兰面”就有了特殊意义。特别注意：机械法兰面转动，机械IF坐标系也随之转动。而法兰面的转动受J5轴、J6轴的影响（特别是J6轴的旋转带动了法兰面的旋转，也就带动了机械IF坐标系的旋转，如果以机械IF坐标系为基准执行定位，就会影响很大），参见图1-5、图1-6。图1-6是J6轴逆时针旋转了的机械IF坐标系。
图1-5 机械IF坐标系的图示
图1-6 J6轴逆时针旋转了的机械IF坐标系
1.1.4 工具（TOOL）坐标系
（1）工具（TOOL）坐标系的定义及设置基准
①定义 由于实际使用的机器人都要安装夹具抓手等辅助工具，所以，机器人的实际控制点就移动到了工具的中心点上。为了控制方便，以工具的中心点为基准建立的坐标系就是“TOOL”坐标系。
②设置 由于夹具抓手直接安装在机械法兰面上，所以“TOOL”坐标系就是以机械IF坐标系为基准建立的。建立“TOOL”坐标系有参数设置方法和指令速度法，实际上都是确定“TOOL”坐标系原点在机械IF坐标系中的位置和形位（POSE）。
“TOOL”坐标系的原点数据：“TOOL”坐标系与机械IF坐标系的关系如图1-7所示。“TOOL”坐标系用Xt-Yt-Zt表示。“TOOL”坐标系是在机械IF坐标系基础上建立的。在“TOOL”坐标系的原点数据中，X、Y、Z表示“TOOL”坐标系在机械IF坐标系内的直交位置点，A、B、C表示“TOOL”坐标系绕机械IF坐标系Xm、Ym、Zm轴的旋转角度。
图1-7 “TOOL”坐标系与机械IF坐标系的关系
“TOOL”坐标系的原点不仅可以设置在“任何”位置，而且坐标系的形位（POSE）也可以通过A、B、C值任意设置（相当于一个立方体在一个万向轴接点任意旋转）。在图1-7中，“TOOL”坐标系绕Y轴旋转了-90°，所以Zt轴方向就朝上（与机械IF坐标系中的Zm方向不同）。而且当机械法兰面旋转（J6轴旋转）时，“TOOL”坐标系也会随着旋转，分析时要特别注意。
（2）动作比较
①JOG 或示教动作
A.未设置“TOOL”坐标系时，使用机械IF坐标系，以出厂值法兰面的中心为“控制点”，在X方向移动（此时，X轴垂直向下），其移动形位（POSE）如图1-8所示。
图1-8 在“TOOL”X方向移动的形位
B.设置了“TOOL”坐标系后，以“TOOL”坐标系动作。注意在X方向移动时，是沿着“TOOL”坐标系的Xt方向动作的。这样就可以平行或垂直于抓手面动作，使JOG动作更简单易行，如图1-9所示。
图1-9 在“TOOL”坐标系Xt方向移动
C.A方向动作。
a.未设置“TOOL”坐标系时，使用机械IF坐标系，绕Xm轴旋转，抓手前端大幅度摆动，如图1-10所示。
图1-10 A方向的动作
b.设置“TOOL”坐标系绕Xt轴旋转。设置“TOOL”坐标系后，绕Xt轴旋转，抓手前端绕工件旋转。在不偏离工件位置的情况下，改变机器人形位（POSE），如图1-11所示。
图1-11 在“TOOL”坐标系中绕Xt轴旋转
以上是在JOG运行时的情况。
②自动运行
a.近点运行。在自动程序运行时，“TOOL”坐标系的原点为机器人“控制点”。在自动程序中，定位点是以“世界坐标系”为基准的。但是，Mov指令中的近点运行功能中的“近点”的位置则是以“TOOL”坐标系的Zt轴正负方向为基准移动的。这是必须充分注意的。
指令例句：
1 Mov P1,50
其动作是：将“TOOL”坐标系原点移动到P1点的“近点”，“近点”为P1点沿“TOOL”坐标系的Zt轴+向移动50mm（图1-12）。
图1-12 在“TOOL”坐标系中的近点动作
b.相位旋转。绕工件位置点旋转（Zt），可以使工件旋转一个角度。
例：指令在P1点绕Zt轴旋转45°（使用两点的乘法指令）。
1 MovP1(0,0,0,0,0,45)′——注意,使用两点的乘法指令。
实际的运动结果如图1-13所示。
图1-13 在“TOOL”坐标系中的相位旋转
1.1.5 工件坐标系
工件坐标系是以“工件原点”确定的坐标系。在机器人系统中，可以通过参数预先设置8个“工件坐标系”。也可以通过Base指令设置“工件坐标系原点”或选择“工件坐标系”。另外，可以指令“当前点”为“新的世界坐标系的原点”。
Base指令就是设置世界坐标系的指令。
（1）参数设置法
表1-1为工件坐标系相关参数。可在软件上做具体设置。
表1-1 工件坐标系相关参数
（2）指令设置法
设置“世界坐标系”的偏置坐标（偏置坐标为以“世界坐标系”为基准观察到的基本坐标系原点在“世界坐标系”内的坐标），如图1-14所示。
图1-14 使用Base指令设置新的坐标系
1 Base(50,100,0,0,0,90)′——设置一个新的“世界坐标系”(如图1-14所示)。
2 Mvs P1′——前进到P1点。
3 Base P2′——以P2点为偏置量,设置一个新的“世界坐标系”。
4 Mvs P1′——前进到P1点。
5 Base 0设置“世界坐标系”与“基本坐标系”相同(回初始状态)。
(3)以工件坐标系号选择“新世界坐标系”的方法
1 Base1′——选择1#工件坐标系WK1CORD。
2 Mvs P1′——运动到P1。
3 Base2′——选择2#工件坐标系WK2CORD。
4 Mvs P1′——运动到P1。
5 Base0′——选择“基本坐标系”。
1.1.6 JOG动作
在示教单元上，可以进行以下JOG操作。
（1）关节型JOG
如图1-15所示，以关节轴为对象，以角度为单位实行的“点动操作”就是关节型JOG。可以对J1～J6轴分别执行JOG操作。
图1-15 关节型JOG示意图
（2）三轴直交JOG
在直交型JOG中，以图1-16所示的坐标系为基准，即以“世界坐标系”为基准，机器人控制点在X/Y/Z方向上以mm为单位运动；而A/B/C轴的运动则是旋转运动，以角度为单位。在旋转时，机器人控制点位置不变，抓手的方位改变。
图1-16 三轴直交JOG示意图
（3）圆筒型JOG
首先要建立一个圆筒型坐标系，如图1-17所示。在圆筒型坐标系中，X坐标表示圆筒的半径，Z坐标表示圆筒的高度，Y坐标表示圆筒的旋转角度（也就是J1轴的角度），其余A/B/C轴的旋转方向如图1-17所示。这样圆筒型JOG就相当于机器人控制点在一个圆筒壁上做运动。或者说，如果是一个圆筒壁上的运动，就选取圆筒型JOG最为适宜。
图1-17 圆筒型JOG示意图
（4）工件JOG
工件JOG就是以工件坐标系进行的点动操作（JOG）。事实上，如果要做轨迹型的运动，工件的图纸应该是已经设计完毕的，工件的安装与机器人的相对位置也是固定的。工件坐标系如图1-18所示，所以工件JOG就是沿着工件坐标系进行的JOG运动。与直交型JOG相同，只是坐标系位置不同。机器人控制点在X/Y/Z方向上以mm为单位运动；而A/B/C轴的运动则是旋转运动，以角度为单位。
图1-18 在工件坐标系内的JOG运动
（5）JOG TOOL
JOG TOOL以工具坐标系为基准进行的JOG运动。
TOOL型JOG就是以TOOL坐标系为基准进行的JOG运行，如图1-19所示。这种TOOL型JOG以TOOL坐标系为基准，在TOOL坐标系的X/Y/Z方向做直线运动，单位为mm；在A/B/C轴方向做旋转运动，以角度为单位。
图1-19 以TOOL坐标系为基准进行的JOG运行
TOOL型JOG与直交JOG的不同之处就是依据的坐标系不同，所以使用时要预先设置MEXTL参数，也就是预先设置“TOOL”坐标系。