走进当代化工厂，我们可以看到工业机器人按部就班进行作业，焊接、喷涂、搬运、分拣、码垛等等功能，机器人都能很好去适应。左旋、右旋、上升、低落等等姿态被它们发挥到极致，它们是怎么做到的？答案是坐标系。
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什么是坐标系？坐标系是一种数学工具，用于在空间中确定物体的位置。它基于选定的原点，沿着不同方向的坐标轴，以及长度单位来定义。例如，地球表面物体的定位常日利用大地丈量坐标系，这须要建立一个大地掌握网，通过大地掌握点来统一全国的位置关系。坐标系使得我们能够精确地描述和丈量物体的空间位置。
坐标系作为一种可以描述物体姿态的工具，让机器人在编程过程中可以精确定位作业位置。而在实际操作过程中，我们可以以机器人为坐标原点，以“枢纽关头”为坐标原点，也能够以工件为坐标原点，这须要考虑实际情形。
在伯朗特的机器人中，机器人的坐标系包括基坐标系、DH 坐标系、枢纽关头坐标系、天下坐标、事情台坐标、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。
01 基坐标系基坐标系由机器人底座基点与坐标方位组成，该坐标系是机器人其它坐标系的根本，该坐标系和数学中的笛卡尔坐标系（一种二维或三维的数学坐标系统，通过两条或三条相互垂直的数轴来确定空间中点的位置）方向同等。
它用来描述机器人本体的运动，一样平常遵守右手准则，即面对机器人前后为X轴，旁边为Y轴，高下为Z轴。Z轴垂直于底座，X轴由机器人尾部指向前方，Y轴根据右手笛卡尔坐标进行判断。
一些利用基坐标系的范例情形：
①机器人本体运动描述： 基坐标系是机器人本体运动的参考坐标系。它以机器人安装基座为基准，用来描述机器人各个枢纽关头和连杆的运动。机器人的每个动作，如旋转、平移等，都可以在基坐标系中进行描述。
②机器人安装和定位： 当机器人被安装在生产线上时，基坐标系供应了一个稳定的参考框架。机器人的初始位置和姿态可以通过基坐标系来定义，确保机器人在启动时能够精确地定位。
③多机器人协同作业： 在多机器人系统中，每个机器人都有自己的基坐标系。这些基坐标系须要与一个共同的大地坐标系对齐，以便机器人能够在同一空间内协同事情，避免相互滋扰。
④机器人标定和校准： 为了提高机器人的定位精度，须要对机器人的基坐标系进行标定。通过丈量工具中央点和枢纽关头位形，可以确定基坐标系在世界坐标系中的精确位置。
⑤机器人编程和路径方案： 在机器人编程和路径方案中，基坐标系是必不可少的。机器人的每一个动作和路径都可以在基坐标系中进行编程，确保机器人能够按照预定的路径实行任务。
⑥机器人掩护和故障诊断： 当机器人须要掩护或故障诊断时，基坐标系供应了一个参考框架。通过检讨基坐标系与实际运动的同等性，可以识别和解决机器人运动中的问题。
⑦机器人倒装或非标准安装： 当机器人被倒装或以非标准办法安装时，基坐标系须要进行相应的调度。例如，倒装机器人的基坐标系的Z轴方向可能与大地坐标系相反，须要重新定义基坐标系以适应新的安装办法。
02 DH 坐标系DH 坐标系是 Denavit 和 Hartenberg 两位科学家在 1955 年提出的一种建模方法，紧张用在机器人运动学上， 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，多次利用齐次坐标变换，就可以建立首末坐标系的关系，每个轴运动时总是绕着该个轴坐标系的 Z 轴进行旋转。
DH坐标系可以帮助我们：
①描述机器人的每个枢纽关头：每个枢纽关头都可以用一组数字来描述，这些数字见告我们枢纽关头的位置和方向。
②打算机器人的运动：通过这些数字，我们可以打算出机器人手臂的每一个可能位置。
③设计机器人：在设计机器人时，DH坐标系可以帮助我们确定每个枢纽关头的最佳位置和方向，以便机器人能够顺利地完成各种任务。
DH坐标系通过基本元向来描述机器人的每个枢纽关头：
连杆：机器人的每个部分，可以看作是一个连杆。每个连杆都有自己的长度和方向。
枢纽关头：连杆之间的连接点，可以是旋转的或移动的。枢纽关头的运动决定了机器人手臂的形状和位置。
坐标系：每个枢纽关头都有自己的坐标系，用来描述枢纽关头的位置和方向。这些坐标系常日用四个参数来定义，分别是：
03 枢纽关头坐标系
设定在机器人枢纽关头中的坐标系，是每个轴相对其原点位置的绝对角度。枢纽关头旋转的度数以枢纽关头坐标系的原点为基准。枢纽关头坐标系的原点和电机编码器的数值有关系，系统会记录一个状态的编码器数值作为原点，在这个状态下枢纽关头坐标的数值都是0。机器人采取的是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影象中的电机绝对编码器数值，担保原点不丢失。
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04 天下坐标系
固定在空间中的标准直角坐标系，也称为工业机器人的机座坐标系，是由机器人开拓职员事先确定的标准参考位置。在伯朗特机器人中，天下坐标系方向和机器人基坐标坐标方向同等，X轴向前，Z轴向上，Y轴按右手规则确定。
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。X轴数值参考X1eec、L34b、L56三项数据相加的结果，Y轴数值参考Y1eec的数据，Z轴数值参考Z、L23、L34a三项数据数据相加的结果，UVW三项数据用欧拉角表示，旋转方向为Rx Ry Rz。
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05 事情台坐标系
例：如果你的作业站上有一个事情台，上面放着一些须要处理的物品，比如零件、工具或者其他东西。机器人须要在事情台上移动，拿起这些物品，或者在它们上面做一些事情。为了见告机器人每个物品的位置，我们就须要一个坐标系，这便是事情台坐标系。
事情台坐标系是一个虚拟的坐标系统，常日以事情台的某个角落或中央为原点。它帮助机器人知道每个物品在事情台上的确切位置，就像我们在家里用尺子量东西一样。
以是，事情台坐标系是针对某个事情平台人为设定的天下坐标系。在世界坐标系体系下，机器人移动XYZ轴参考的是基坐标轴，当机器人的事情平面和机器人基坐标系不平行时，为了方便方便调试，我们会以事情台的两条边作为基准轴建立事情台坐标系。建立事情台坐标后，在该坐标系下，机器人的基准点将会从基坐标系移动到事情台坐标系原点，坐标系方向和基坐标同等。设定方法：选择事情台面的个中一个角，保持姿态依次记录Po，Px，Py三个点后点击确定修正，事情台坐标的方向参考机器人基坐标，这样才能担保Z轴方向不会相反，机器人运动到P0后切换成事情台坐标系，XYZ的数值为0。
06工具坐标
工具坐标系用来定义机器人工具中央点的位置及方向。利用前必须先定义工具中央点，若没有定义，则将以法兰中央点作为该坐标系的零点。常日情形下，末端TCP的姿态变换基准在机器人的法兰中央点位置，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，须要将工具的基准从法兰坐标系变换到治具末端，一样平常采取6点法进行标定打算，切换为标定后的工具坐标系时，机器人的姿态打算基准点不再是法兰坐标系，而是标定后位置。
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以上便是工业机器人6种常见的坐标系讲解，机器人在编程过程中，离不开坐标系去赞助定位，它是机器人编程的底层逻辑，是地基。
工业机器人的上风很强大，但是它毕竟是工具，是人类在工业时期创作更多生产资料的载体，学会工业机器人的操作，可以更好地帮助我们进行丝滑作业。
