自由度是機器人的一個(gè)重要技術(shù)指標，它是由機器人的結構決定的，并直接影響到機器人的機動(dòng)性。

1. 剛體的自由度

物體上任何一點(diǎn)都與坐標軸的正交集合有 關(guān)。物體能夠對坐標系進(jìn)行d立運動(dòng)的數目稱(chēng)為 自由度(Degree of Freedom,DOF)。物體所能 進(jìn)行的運動(dòng)包括(見(jiàn)圖1-3):

沿著(zhù)坐標軸ox 、oy 和oz 的三個(gè)平移運動(dòng)T₁ 、T₂ 和 T₃;

繞著(zhù)坐標軸ox 、0y 和oz 的三個(gè)旋轉運動(dòng)R₁ 、R2 和R₃。

這意味著(zhù)物體能夠運用三個(gè)平移和三個(gè)旋轉，相對于坐標系進(jìn)行定向和運動(dòng)。

一個(gè)簡(jiǎn)單物體有六個(gè)自由度。當兩個(gè)物體間確立起某種關(guān)系時(shí)，每一物體就對另一物 體失去一些自由度。這種關(guān)系也可以用兩物體間由于建立連接關(guān)系而不能進(jìn)行的移動(dòng)或轉 動(dòng)來(lái)表示。

2. 機器人的自由度

人們期望機器人能夠以準確的方位把它的末端執行裝置或與它連接的工具移動(dòng)到給定 點(diǎn)。如果機器人的用途是未知的，那么它應當具有六個(gè)自由度。不過(guò)，如果工具本身具有 某種特別結構，那么就可能不需要六個(gè)自由度。例如，要把一個(gè)球放到空間某個(gè)給定位 置，有三個(gè)自由度就足夠了。

一般情況下，機器人機械手的手臂具有三個(gè)自由度，其他的自由度數為末端執行裝置所具有。當要求某一機器人鉆孔時(shí)，其鉆頭需要轉動(dòng)。不過(guò)，這一轉動(dòng)總是由外部的馬達 帶動(dòng)的，因此，不把它看作機器人的一個(gè)自由度。這同樣適用于機器人的機械手。機械手 的夾手應能開(kāi)閉。不過(guò)，也不能把夾手的這個(gè)開(kāi)閉所用的自由度當作機器人的自由度之 一，因為這個(gè)自由度只對夾手的操作起作用。這一點(diǎn)是很重要的，需要記住。