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一个强大的机器人有多少自由度?
来源:www.qdjielin.com 发布时间:2019年12月19日

一个强大的机器人有多少自由度?目前,使用最广泛的工业机器人一般是六轴机器人,但是最近,出现了人机协作机械手,但是它已经推出了7个自由度?有什么不同?据说这七个自由度是人类手臂的真正减少。

一个强大的机器人有多少自由度?

有人问5和6是否相同? 5是转动钥匙时旋转的关节,动力来自前臂两个半径的扭转。当鼠标放在桌面上并用手转动时,图6是旋转的关节,动力来自腕部的旋转。
但是,为什么人的手臂的自由度是7,而不是8,而不是6?
首先,如果不使末端机构的三维位置在空间上保持不变,则具有六个自由度的机械手无法从一种配置转换为另一种配置。
在这张照片中,机器人的手臂由一个基座,两个关节和两个连接器组成(想象一下打开一个指南针并用手指握住一端)。
我们可以在保持上端机构在平面中的位置不变的情况下将机器人从“左”转到“右”吗?
答案是否定的,无论如何移动两个关节,末端机构的位置都必须在运动过程中改变。您也可以使用两支笔在桌子上移动。
类似地,即使六自由度机械手对应于两组配置的端部机构的三维位置相同,当从一种配置移动到另一种配置时,端部机构也无法保持静止。
如果有人看到工业机器人在电视上焊接东西,他们会发现,当它在同一位置焊接时,它会转向这一侧,然后再转向看上去很酷的那一侧。
实际上,这仅仅是因为,尽管焊接只是想改变端部机构的方向,但是并没有改变端部机构的位置,但是由于定理的限制,它必须稍微后退,并且然后进行各种扭转,以确保在移动端机构的方向的过程中不会与物体发生碰撞,因为端机构的三维位置在移动时会无序移动。如果它可以随意转动一点,就可以实现其目标。所有这些努力将有什么作用
再有一个自由度,那就不一样了!
考虑一下打开门时转动钥匙的动作。在这种情况下,人手臂的末端机构(手)的三维位置没有改变(始终在钥匙孔的前面),但是末端机构(手)的三维旋转却改变了(转动钥匙)。人们可以实现此简单操作,因为我们的手臂具有7个自由度。
这也意味着端部机构具有六个自由度(三维位置,三维旋转),而作为操纵器的手臂具有七个自由度。这两个自由度似乎有所不同,但是数字为7-6 = 1,因此我可以使用这一自由度来旋转钥匙。
如果上帝将我们的手臂设计成具有六个自由度,那么转动钥匙的动作将非常自负。您无需转动手腕就可以转动钥匙,感觉不到。
那么为什么不给我们更多自由呢?
因为自由度越大,机械手的刚性就越差。如果我们的手臂有八个自由度,受伤的机会就会更高。尽管没有生物学研究可以证明这一点(世界上没有8个自由度的生物体),但是机器人研究可以证明这一问题。