机器人可以相对于不同的坐标系运动, 在每一种坐标系中的运动都不相同。 通常, 机器人的运动在以下三种坐标系中完成(如图1所示)。
                    图 1 机器人的参考坐标系
                   (a) 全局参考坐标系; (b) 关节参考坐标系;  (c) 工具参考坐标系
1. 全局参考坐标系
　　全局参考坐标系是一种通用坐标系, 由x、y和z轴所定义。 在此情况下, 通过机器人各关节的同时运动来产生沿三个主轴方向的运动。在这种坐标系中, 无论手臂在哪里,x轴的正向运动就总是在x轴的正方向。这一坐标系通常用来定义机器人相对于其他物体的运动、与机器人通信的其他部件以及运动路径。 
2. 关节参考坐标系
　　关节参考坐标系用来描述机器人每一个独立关节的运动。 假设希望将机器人的手运动到一个特定的位置, 可以每次只运动一个关节, 从而把手引导到期望的位置上。在这种情况下, 每一个关节单独控制, 从而每次只有一个关节运动。 由于所用关节的类型(移动、旋转型)不同, 因此,机器人手的动作也各不相同。 例如, 如果为旋转关节运动, 则机器人手将绕着关节的轴旋转。
3. 工具参考坐标系
　　工具参考坐标系描述机器人手相对于固连在手上的坐标系的运动。 固连在手上的x′、y′和z′轴定义了手相对于本地坐标系的运动。与通用的全局参考坐标系不同, 本地的工具参考坐标系随机器人一起运动。 假设机器人手的指向如图1.27所示, 相对于本地的工具参考坐标系x′轴的正向运动意味着机器人手沿工具参考坐标系x′轴方向运动。如果机器人的手指向别处, 那么同样沿着工具参考坐标系x′轴的运动将完全不同于前面的运动。如果x′轴指向上, 那么沿+x′轴的运动便是向上的; 反之, 如果x′轴指向下,那么沿+x′轴的运动便是向下的。