工业机器人到底有多少轴？

1. 机器人运动轴

工业机器人在生产中，一般需要配备除了自身性能特点的外围设备，如转动工件的回转台，移动工件的移动台等。这些外围设备的运动和位置控制都需要与工业机器人相配合并要求相应精度。通常机器人运动轴按其功能可划分为机器人轴、基座轴和工装轴，基座轴和工装轴统称外部轴。

机器人轴是指操作本体的轴，属于机器人本身，目前商用的工业机器人大多以8轴为主。基座轴是使机器人移动轴的总称，主要指行走轴（ 移动滑台或导轨）。工装轴是除机器人轴、基座轴以外轴的总称，指使工件、工装夹具翻转和回转的轴，如回转台、翻转台等。实际生产中常用的是6关节工业机器人，该操作机有6个可活动的关节（轴）。附表与图1为常见工业机器人本体运动轴的定义，值得注意的是，不同的工业机器人本体运动轴的定义也不同。用于保证末端执行器达到工作空间任意位置的轴称为基本轴或主轴；用于实现末端执行器任意空间姿态的轴，称为腕部轴或次轴；图2是YASKAWA工业机器人各运动轴的关系。

图1 典型机器人各运动轴

图2 YASKAWA工业机器人各运动轴的关系

2. 机器人坐标系确定

机器人程序中所有点的位置都和坐标系关联，同时这个坐标系也可能和另一个坐标系关联。

机器人的各种坐标系都由正交的右手定则来决定，如图3所示。当围绕平行于X 、Y 、Z 轴线的各轴旋转时，分别定义为A 、B 、C 。A 、B 、C 的正方向分别是X 、Y 、Z 正方向上右手螺旋前进的方向（见图4）。

图3 右手坐标系 

图4 旋转坐标系

3. 工业机器人常用坐标系

坐标系是为确定机器人的位置和姿态而在机器人或其他空间上设定的位姿指标系统。

工业机器人上的坐标系包括六种：大地坐标系（World Coordinate System）、基坐标系（Base Coordinate System）、关节坐标系(Joint Coordinate System)、工具坐标系（Tool Coordinate System）、工件坐标系（Work Object Coordinate System）和用户坐标系(User Coordinate System)。

1. 大地坐标系

大地(世界)坐标系是固定在空间上的标准直角坐标系，它被固定在事先确定的位置。用户坐标系是基于该坐标系而设定的。

2. 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基础。

3. 关节坐标系

关节坐标系是设定在机器人关节中的坐标系，它是每个轴相对其原点位置的绝对角度。

4. 工具坐标系

　　工具坐标系用来确定工具的位姿，它由工具中心点(TCP)与坐标方位组成。工具坐标系必须事**行设定。在没有定义的时候，将由默认工具坐标系来替代该坐标系。

　　工具坐标系可采用N(N＞＝4)点法确定：机器人TCP通过N种不同姿态同某定点相接触，得出多组解，通过计算得出当前TCP与工具安装法兰中心点(tool0)的相应位置，坐标系方向与tool0一致。

5. 工件坐标系

　　工件坐标系用来确定工件的位姿，它由工件原点与坐标方位组成。工件坐标系可采用三点法确定：点X1与点X2连线组成X轴，通过点 Y1向X轴作的垂直线为Y轴，Z轴方向以右手定则确定。

6. 用户坐标系

　　用户坐标系是用户对每个作业空间进行自定义的直角坐标系，它用于位置寄存器的示教和执行、位置补偿指令的执行等。在没有定义的时候，将由大地坐标系来替代该坐标系。

4. 结语

由于工业机器人品种众多，每种工业机器人的坐标系也很多，其命名、确定方式虽然有标准，但是有的生产厂家又不按标准执行， 各有各的叫法。在实际生产应用时就显得非常混乱麻烦。本文详细介绍了工业机器人坐标轴命名与常用坐标系的确定，以期对使用者有所帮助。

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