坐標系是為確定機器人的位置和姿態而在機器人或空間上進行定義的位置指標系統。

常用的機器人坐標系有：關節坐標系、世界坐標系、手動坐標系、工具坐標系、用戶坐標系和單元坐標系。

其中世界坐標系、手動坐標系、工具坐標系、用戶坐標系和單元坐標系均屬于直角坐標系。機器人大部分坐標系都是笛卡爾直角坐標系，符合右手規則。

1.關節坐標系

關節坐標系是設定在機器人的關節中的坐標系，其原點設置在機器人關節中心點處，如圖4.1所示。在關節坐標系下，工業機器人各軸均可實現單獨正向或反向運動。當大范圍運動，且不要求TCP姿態時，可選擇關節坐標系。

2.世界坐標系

在FANUC機器人中，世界坐標系被賦予了特定含義，即機器人基坐標系，是被固定在空間上的標準直角坐標系，其被固定在由機器人事先確定的位置。用戶坐標系、工具坐標系基于該坐標系而設定。世界坐標系用于位置數據的示教和執行。

FANUC機器人的世界坐標系：原點位置定義在J2軸所處水平面與J1軸交點處，Z軸向上，X軸向前，Y軸按右手規則確定，如圖4.2和圖4.3中的坐標系O1-X1Y1Z1。

3.手動坐標系

手動坐標系是在機器人作業空間中，為了方便有效地進行線性運動示教而定義的坐標系。該坐標系只能用于示教，在程序中不能被調用。未定義時，與世界坐標系重合。

使用手動坐標系是為了在示教過程中避免其他坐標系參數改變時誤操作，尤其適用于機器人傾斜安裝或者用戶坐標系數量較多的場合。

4.工具坐標系

工具坐標系是用來定義工具中心點的位置和工具姿態的坐標系。而工具中心點（Tool CenterPoint，TCP）是機器人系統的控制點，出廠時默認于最后一個運動軸或連接法蘭的中心。

未定義時，工具坐標系默認在連接法蘭中心處，如圖4.4所示。安裝工具后，TCP將發生變化，變為工具末端的中心。為實現精確運動控制，當換裝工具或發生工具碰撞時，工具坐標系必須事先進行定義，如圖4.3中的坐標系O2-X2Y2Z2，具體定義過程詳見5.1小節。在工具坐標系中，TCP將沿工具坐標系的X、Y、Z軸方向做直線運動。

5.用戶坐標系

用戶坐標系是用戶對每個作業空間進行定義的直角坐標系。它用于位置寄存器的示教和執行、位置補償指令的執行等。未定義時，將由世界坐標系來代替該坐標系，用戶坐標系與世界坐標系重合，如圖4.3中的坐標系O3-X3Y3Z3所示。

用戶坐標系的優點：當機器人運行軌跡相同，工件位置不同，只需要更新用戶坐標系即可，無需重新編程。

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