工業(yè)機(jī)器人到底有多少軸？

1. 機(jī)器人運(yùn)動軸

工業(yè)機(jī)器人在生產(chǎn)中，一般需要配備除了自身性能特點(diǎn)的外圍設(shè)備，如轉(zhuǎn)動工件的回轉(zhuǎn)臺，移動工件的移動臺等。這些外圍設(shè)備的運(yùn)動和位置控制都需要與工業(yè)機(jī)器人相配合并要求相應(yīng)精度。通常機(jī)器人運(yùn)動軸按其功能可劃分為機(jī)器人軸、基座軸和工裝軸，基座軸和工裝軸統(tǒng)稱外部軸。

機(jī)器人軸是指操作本體的軸，屬于機(jī)器人本身，目前商用的工業(yè)機(jī)器人大多以8軸為主。基座軸是使機(jī)器人移動軸的總稱，主要指行走軸（ 移動滑臺或?qū)к墸９ぱb軸是除機(jī)器人軸、基座軸以外軸的總稱，指使工件、工裝夾具翻轉(zhuǎn)和回轉(zhuǎn)的軸，如回轉(zhuǎn)臺、翻轉(zhuǎn)臺等。實(shí)際生產(chǎn)中常用的是6關(guān)節(jié)工業(yè)機(jī)器人，該操作機(jī)有6個可活動的關(guān)節(jié)（軸）。附表與圖1為常見工業(yè)機(jī)器人本體運(yùn)動軸的定義，值得注意的是，不同的工業(yè)機(jī)器人本體運(yùn)動軸的定義也不同。用于保證末端執(zhí)行器達(dá)到工作空間任意位置的軸稱為基本軸或主軸；用于實(shí)現(xiàn)末端執(zhí)行器任意空間姿態(tài)的軸，稱為腕部軸或次軸；圖2是YASKAWA工業(yè)機(jī)器人各運(yùn)動軸的關(guān)系。

圖1 典型機(jī)器人各運(yùn)動軸

圖2 YASKAWA工業(yè)機(jī)器人各運(yùn)動軸的關(guān)系

2. 機(jī)器人坐標(biāo)系確定

機(jī)器人程序中所有點(diǎn)的位置都和坐標(biāo)系關(guān)聯(lián)，同時這個坐標(biāo)系也可能和另一個坐標(biāo)系關(guān)聯(lián)。

機(jī)器人的各種坐標(biāo)系都由正交的右手定則來決定，如圖3所示。當(dāng)圍繞平行于X 、Y 、Z 軸線的各軸旋轉(zhuǎn)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(jìn)的方向（見圖4）。

圖3 右手坐標(biāo)系 

圖4 旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系

3. 工業(yè)機(jī)器人常用坐標(biāo)系

坐標(biāo)系是為確定機(jī)器人的位置和姿態(tài)而在機(jī)器人或其他空間上設(shè)定的位姿指標(biāo)系統(tǒng)。

工業(yè)機(jī)器人上的坐標(biāo)系包括六種：大地坐標(biāo)系（World Coordinate System）、基坐標(biāo)系（Base Coordinate System）、關(guān)節(jié)坐標(biāo)系(Joint Coordinate System)、工具坐標(biāo)系（Tool Coordinate System）、工件坐標(biāo)系（Work Object Coordinate System）和用戶坐標(biāo)系(User Coordinate System)。

1. 大地坐標(biāo)系

大地(世界)坐標(biāo)系是固定在空間上的標(biāo)準(zhǔn)直角坐標(biāo)系，它被固定在事先確定的位置。用戶坐標(biāo)系是基于該坐標(biāo)系而設(shè)定的。

2. 基坐標(biāo)系

基坐標(biāo)系由機(jī)器人底座基點(diǎn)與坐標(biāo)方位組成，該坐標(biāo)系是機(jī)器人其它坐標(biāo)系的基礎(chǔ)。

3. 關(guān)節(jié)坐標(biāo)系

關(guān)節(jié)坐標(biāo)系是設(shè)定在機(jī)器人關(guān)節(jié)中的坐標(biāo)系，它是每個軸相對其原點(diǎn)位置的絕對角度。

4. 工具坐標(biāo)系

　　工具坐標(biāo)系用來確定工具的位姿，它由工具中心點(diǎn)(TCP)與坐標(biāo)方位組成。工具坐標(biāo)系必須事**行設(shè)定。在沒有定義的時候，將由默認(rèn)工具坐標(biāo)系來替代該坐標(biāo)系。

　　工具坐標(biāo)系可采用N(N＞＝4)點(diǎn)法確定：機(jī)器人TCP通過N種不同姿態(tài)同某定點(diǎn)相接觸，得出多組解，通過計算得出當(dāng)前TCP與工具安裝法蘭中心點(diǎn)(tool0)的相應(yīng)位置，坐標(biāo)系方向與tool0一致。

5. 工件坐標(biāo)系

　　工件坐標(biāo)系用來確定工件的位姿，它由工件原點(diǎn)與坐標(biāo)方位組成。工件坐標(biāo)系可采用三點(diǎn)法確定：點(diǎn)X1與點(diǎn)X2連線組成X軸，通過點(diǎn) 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(biāo)系

　　用戶坐標(biāo)系是用戶對每個作業(yè)空間進(jìn)行自定義的直角坐標(biāo)系，它用于位置寄存器的示教和執(zhí)行、位置補(bǔ)償指令的執(zhí)行等。在沒有定義的時候，將由大地坐標(biāo)系來替代該坐標(biāo)系。

4. 結(jié)語

由于工業(yè)機(jī)器人品種眾多，每種工業(yè)機(jī)器人的坐標(biāo)系也很多，其命名、確定方式雖然有標(biāo)準(zhǔn)，但是有的生產(chǎn)廠家又不按標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行， 各有各的叫法。在實(shí)際生產(chǎn)應(yīng)用時就顯得非常混亂麻煩。本文詳細(xì)介紹了工業(yè)機(jī)器人坐標(biāo)軸命名與常用坐標(biāo)系的確定，以期對使用者有所幫助。

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