機器人可以相對于不同的坐標系運動, 在每一種坐標系中的運動都不相同。 通常, 機器人的運動在以下三種坐標系中完成(如圖1所示)。
                    圖 1 機器人的參考坐標系
                   (a) 全局參考坐標系; (b) 關節參考坐標系;  (c) 工具參考坐標系
1. 全局參考坐標系
　　全局參考坐標系是一種通用坐標系, 由x、y和z軸所定義。 在此情況下, 通過機器人各關節的同時運動來產生沿三個主軸方向的運動。在這種坐標系中, 無論手臂在哪里,x軸的正向運動就總是在x軸的正方向。這一坐標系通常用來定義機器人相對于其他物體的運動、與機器人通信的其他部件以及運動路徑。 
2. 關節參考坐標系
　　關節參考坐標系用來描述機器人每一個獨立關節的運動。 假設希望將機器人的手運動到一個特定的位置, 可以每次只運動一個關節, 從而把手引導到期望的位置上。在這種情況下, 每一個關節單獨控制, 從而每次只有一個關節運動。 由于所用關節的類型(移動、旋轉型)不同, 因此,機器人手的動作也各不相同。 例如, 如果為旋轉關節運動, 則機器人手將繞著關節的軸旋轉。
3. 工具參考坐標系
　　工具參考坐標系描述機器人手相對于固連在手上的坐標系的運動。 固連在手上的x′、y′和z′軸定義了手相對于本地坐標系的運動。與通用的全局參考坐標系不同, 本地的工具參考坐標系隨機器人一起運動。 假設機器人手的指向如圖1.27所示, 相對于本地的工具參考坐標系x′軸的正向運動意味著機器人手沿工具參考坐標系x′軸方向運動。如果機器人的手指向別處, 那么同樣沿著工具參考坐標系x′軸的運動將完全不同于前面的運動。如果x′軸指向上, 那么沿+x′軸的運動便是向上的; 反之, 如果x′軸指向下,那么沿+x′軸的運動便是向下的。