工業機器人到底有多少軸？

1. 機器人運動軸

工業機器人在生產中，一般需要配備除了自身性能特點的外圍設備，如轉動工件的回轉臺，移動工件的移動臺等。這些外圍設備的運動和位置控制都需要與工業機器人相配合并要求相應精度。通常機器人運動軸按其功能可劃分為機器人軸、基座軸和工裝軸，基座軸和工裝軸統稱外部軸。

機器人軸是指操作本體的軸，屬于機器人本身，目前商用的工業機器人大多以8軸為主。基座軸是使機器人移動軸的總稱，主要指行走軸（ 移動滑臺或導軌）。工裝軸是除機器人軸、基座軸以外軸的總稱，指使工件、工裝夾具翻轉和回轉的軸，如回轉臺、翻轉臺等。實際生產中常用的是6關節工業機器人，該操作機有6個可活動的關節（軸）。附表與圖1為常見工業機器人本體運動軸的定義，值得注意的是，不同的工業機器人本體運動軸的定義也不同。用于保證末端執行器達到工作空間任意位置的軸稱為基本軸或主軸；用于實現末端執行器任意空間姿態的軸，稱為腕部軸或次軸；圖2是YASKAWA工業機器人各運動軸的關系。

圖1 典型機器人各運動軸

圖2 YASKAWA工業機器人各運動軸的關系

2. 機器人坐標系確定

機器人程序中所有點的位置都和坐標系關聯，同時這個坐標系也可能和另一個坐標系關聯。

機器人的各種坐標系都由正交的右手定則來決定，如圖3所示。當圍繞平行于X 、Y 、Z 軸線的各軸旋轉時，分別定義為A 、B 、C 。A 、B 、C 的正方向分別是X 、Y 、Z 正方向上右手螺旋前進的方向（見圖4）。

圖3 右手坐標系 

圖4 旋轉坐標系

3. 工業機器人常用坐標系

坐標系是為確定機器人的位置和姿態而在機器人或其他空間上設定的位姿指標系統。

工業機器人上的坐標系包括六種：大地坐標系（World Coordinate System）、基坐標系（Base Coordinate System）、關節坐標系(Joint Coordinate System)、工具坐標系（Tool Coordinate System）、工件坐標系（Work Object Coordinate System）和用戶坐標系(User Coordinate System)。

1. 大地坐標系

大地(世界)坐標系是固定在空間上的標準直角坐標系，它被固定在事先確定的位置。用戶坐標系是基于該坐標系而設定的。

2. 基坐標系

基坐標系由機器人底座基點與坐標方位組成，該坐標系是機器人其它坐標系的基礎。

3. 關節坐標系

關節坐標系是設定在機器人關節中的坐標系，它是每個軸相對其原點位置的絕對角度。

4. 工具坐標系

　　工具坐標系用來確定工具的位姿，它由工具中心點(TCP)與坐標方位組成。工具坐標系必須事先進行設定。在沒有定義的時候，將由默認工具坐標系來替代該坐標系。

　　工具坐標系可采用N(N＞＝4)點法確定：機器人TCP通過N種不同姿態同某定點相接觸，得出多組解，通過計算得出當前TCP與工具安裝法蘭中心點(tool0)的相應位置，坐標系方向與tool0一致。

5. 工件坐標系

　　工件坐標系用來確定工件的位姿，它由工件原點與坐標方位組成。工件坐標系可采用三點法確定：點X1與點X2連線組成X軸，通過點 Y1向X軸作的垂直線為Y軸，Z軸方向以右手定則確定。

6. 用戶坐標系

　　用戶坐標系是用戶對每個作業空間進行自定義的直角坐標系，它用于位置寄存器的示教和執行、位置補償指令的執行等。在沒有定義的時候，將由大地坐標系來替代該坐標系。

4. 結語

由于工業機器人品種眾多，每種工業機器人的坐標系也很多，其命名、確定方式雖然有標準，但是有的生產廠家又不按標準執行， 各有各的叫法。在實際生產應用時就顯得非常混亂麻煩。本文詳細介紹了工業機器人坐標軸命名與常用坐標系的確定，以期對使用者有所幫助。

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