機械手自由度

機械手的自由度的構成如下所示：

自由度是指機械手各運動部件在三維空間坐標軸上所具有的獨立運動數(shù)。

1、一個自由度

（1）一個直線運動，構成直線。

（2）一個旋轉運動，構成曲線。

2、兩個自由度

（1）兩個直線運動，構成平面。

（2）一個直線運動加一個在直線運動所在平面內的旋轉運動，構成平面。

（3）一個直線運動加一個不在直線運動所在平面內的旋轉運動，構成圓柱曲面。

3、三個自由度

（1）三個直線運動，構成立方體。

（2）兩個直線運動和一個旋轉運動，構成圓柱體。

（3）一個直線運動和兩個旋轉運動構成球體。

（4）三個旋轉運動，構成球體。

要達到空間任意一點，原則上需要3個運動軸，而把一件工具送到相對于工件的一定位置時又需要3個運動軸。因此，一臺通用機械手能夠達到空間的任意點，并將工具送到相對于工件的任意位置，最低限度需要6個運動軸。其中位置自由度3個，姿勢自由度3個。2100433B

通常把傳送機構的運動稱為傳送機構的自由度。人從手指到肩部共有27個自由度。而如將機械手的手臂也制成這樣多的自由度，既困難又不必要。從力學的角度分析，物件在空間只有6個自由度。因此為抓取和傳送在空間不同位置和方位物件，傳送機構也應具有6個自由度。常用的機械手傳送機構的自由度還多為少于6個的。一般的專用機械手只有2～4個自由度，而通用機械手則多數(shù)為3～6個自由度（這里所說的自由度數(shù)目，均不包括手指的抓取動作） 。

機械手的每一個自由度是由其操作機的獨立驅動關節(jié)來實現(xiàn)的。所以在應用中，關節(jié)和自由度在表達機械手的運動靈活性方面是意義相通的。又由于關節(jié)在實際構造上是由回轉或移動的軸來完成的，所以又習慣稱之為軸。因此，就有了6自由度、6關節(jié)或6軸機械手的命名方法。它們都說明這一機械手的操作有6個獨立驅動的關節(jié)結構，能在其工作空間中實現(xiàn)抓取物件的任意位置和姿態(tài)。

2R機械手如概述圖，在O點，臂l1和l2的交點處各有一個電機，分別控制了l1與x軸，l2與l1軸之間的夾角 和 。

基于matlab的2R機械手路徑規(guī)劃與仿真

作者：李躍松 南京航空航天大學機電學院

2R機械手如概述圖，在O點，臂l1和l2的交點處各有一個電機，分別控制了l1與x軸，l2與l1軸之間的夾角 和 。

概述圖 2R機械

由概述圖可以的關系式：

1，三次樣條函數(shù)：

假設x的位置有t0時刻的x0運動到tf時刻的xf，x在運動前后速度都為0；采用三次多項式樣條函數(shù)，路徑表示為：

速度表達式可以用x的導數(shù)表達為：

位置和速度必須滿足下列邊界條件，即

在t0時刻

在tf時刻

把邊界條件代入路徑和速度的表達式得，

從而解得，

代入路徑表達式得，路徑為：

下面就路徑為直線就行研究：

若路徑為直線y的運動滿足下面關系式：

對概述圖機械手求逆向運動學方程，

請搜“兩自由度機械手2”

自由度軸（axis of freedom）是指框架可以繞它轉動因而提供自由度的軸 。