工业机器人通常有四个主要坐标系，分别是关节坐标系、基坐标系、工具坐标系和工件坐标系，以下是对这四个坐标系的详细理解：
关节坐标系（Joint Coordinate System）
1、定义：以机器人各关节轴为独立运动单元，每个关节的旋转或直线运动构成一个独立的坐标轴，六轴机器人有J1~J6六个关节坐标系。
2、功能：
独立关节控制：可单独调整某一关节的角度或位置，常用于初始调试或解奇异点。
手动示教：在手动模式下逐轴调整机器人姿态。
3、应用场景：
初始调零：校准机器人各关节的零点位置。
绕过障碍：通过单独移动某一关节避开机械干涉。
复杂姿态调整：调整末端执行器的细微角度。
4、注意事项：
- 关节运动可能导致末端轨迹不可预测，需谨慎操作以避免碰撞。
- 多轴联动时需切换至其他坐标系。
基坐标系（Base Coordinate System / World Coordinate System）
1、定义：以机器人安装底座为原点建立的全局坐标系，通常与地面或工作台固定，方向上，X轴向前，Y轴向左，Z轴向上（符合右手定则）。
2、功能：
全局参考基准：所有其他坐标系（工具、工件）均基于基坐标系定义。
整体运动控制：机器人末端沿基坐标系方向直线运动。
3、应用场景：
路径规划：在固定环境中规划机器人的全局运动轨迹。
多机器人协作：多个机器人共享同一基坐标系以实现协同作业。
外部设备对齐：与传送带、视觉系统等外部设备坐标对齐。
4、注意事项：
- 基坐标系不可更改，需确保安装时机器人底座稳固水平。
- 机器人移动范围受基坐标系限制，需注意工作空间边界。
工具坐标系（Tool Coordinate System, TCP）
1、定义：以机器人末端工具（如焊枪、夹爪）的尖端为原点建立的坐标系，称为工具中心点（TCP）。
2、功能：
精准工具控制：确保工具尖端按预定轨迹运动（如焊接、涂胶）。
工具姿态补偿：工具旋转或倾斜时，运动指令仍以TCP为基准。
3、应用场景：
加工任务：焊接、打磨、喷涂等需精确控制工具路径的作业。
工具更换：切换不同工具时需重新标定TCP（如换刀库）。
动态补偿：工具磨损或负载变化时更新TCP参数。
4、注意事项：
- TCP标定误差直接影响加工精度，需定期校验。
- 工具负载变化（如物料抓取）时需更新质量参数以避免振动。
工件坐标系（Workpiece Coordinate System / User Coordinate System）
1、定义：以工件或工作台为参考建立的局部坐标系，原点可定义在工件的角点或特征点上。
2、功能：
简化编程：程序以工件为参考，无需关注机器人在空间中的绝对位置。
柔性生产：工件位置变化时，只需更新坐标系参数，无需修改程序。
3、应用场景：
批量加工：多个相同工件放置在不同位置时，复用同一程序。
视觉引导：与视觉系统结合，动态修正工件坐标系以适配来料位置。
夹具适配：针对不同夹具定义独立坐标系。
4、注意事项：
- 工件必须固定牢固，否则坐标系漂移会导致路径偏差。
- 工件坐标系与基坐标系的转换关系需准确计算。
工业机器人的四大坐标系各有其独特的作用和应用场景，它们共同构成了机器人运动控制和编程的基础，在实际应用中，需要根据具体任务和需求灵活选择和切换不同的坐标系，以实现高效、准确的机器人操作。
