机械手自由度概述

通常把传送机构的运动称为传送机构的自由度。人从手指到肩部共有27个自由度。而如将机械手的手臂也制成这样多的自由度，既困难又不必要。从力学的角度分析，物件在空间只有6个自由度。因此为抓取和传送在空间不同位置和方位物件，传送机构也应具有6个自由度。常用的机械手传送机构的自由度还多为少于6个的。一般的专用机械手只有2～4个自由度，而通用机械手则多数为3～6个自由度（这里所说的自由度数目，均不包括手指的抓取动作） 。

机械手的每一个自由度是由其操作机的独立驱动关节来实现的。所以在应用中，关节和自由度在表达机械手的运动灵活性方面是意义相通的。又由于关节在实际构造上是由回转或移动的轴来完成的，所以又习惯称之为轴。因此，就有了6自由度、6关节或6轴机械手的命名方法。它们都说明这一机械手的操作有6个独立驱动的关节结构，能在其工作空间中实现抓取物件的任意位置和姿态。

机械手的自由度的构成如下所示：

自由度是指机械手各运动部件在三维空间坐标轴上所具有的独立运动数。

1、一个自由度

（1）一个直线运动，构成直线。

（2）一个旋转运动，构成曲线。

2、两个自由度

（1）两个直线运动，构成平面。

（2）一个直线运动加一个在直线运动所在平面内的旋转运动，构成平面。

（3）一个直线运动加一个不在直线运动所在平面内的旋转运动，构成圆柱曲面。

3、三个自由度

（1）三个直线运动，构成立方体。

（2）两个直线运动和一个旋转运动，构成圆柱体。

（3）一个直线运动和两个旋转运动构成球体。

（4）三个旋转运动，构成球体。

要达到空间任意一点，原则上需要3个运动轴，而把一件工具送到相对于工件的一定位置时又需要3个运动轴。因此，一台通用机械手能够达到空间的任意点，并将工具送到相对于工件的任意位置，最低限度需要6个运动轴。其中位置自由度3个，姿势自由度3个。2100433B

2R机械手如概述图，在O点，臂l1和l2的交点处各有一个电机，分别控制了l1与x轴，l2与l1轴之间的夹角 和 。

基于matlab的2R机械手路径规划与仿真

作者：李跃松 南京航空航天大学机电学院

2R机械手如概述图，在O点，臂l1和l2的交点处各有一个电机，分别控制了l1与x轴，l2与l1轴之间的夹角 和 。

概述图 2R机械

由概述图可以的关系式：

1，三次样条函数：

假设x的位置有t0时刻的x0运动到tf时刻的xf，x在运动前后速度都为0；采用三次多项式样条函数，路径表示为：

速度表达式可以用x的导数表达为：

位置和速度必须满足下列边界条件，即

在t0时刻

在tf时刻

把边界条件代入路径和速度的表达式得，

从而解得，

代入路径表达式得，路径为：

下面就路径为直线就行研究：

若路径为直线y的运动满足下面关系式：

对概述图机械手求逆向运动学方程，

请搜“两自由度机械手2”

自由度轴（axis of freedom）是指框架可以绕它转动因而提供自由度的轴 。