先來介紹一下機器人的各個參數：
機器人的靈活度:機器人末端執(zhí)行器在作空間中任一點,所有可能的姿態(tài)的集合,稱作靈活度,是評價機器人工作時靈活程度(或靈巧性能)的重要指標。
機器人的自由度:機器人所具有的獨立坐標運動的數目，不包括手爪（末端執(zhí)行器）的開合自由度。
機器人的冗余度：從運動學的觀點看，完成某一特定作業(yè)時具有多余自由度的機器人稱為冗余自由度機器人。
機器人的靈活度、自由度和冗余度的概念及其相互關系：靈活度=自由度+冗余度。
隨著機器人產業(yè)的飛速發(fā)展，工業(yè)機器人已經廣泛應用于各行各業(yè)，從材料搬運到機器維護，從焊接到切割，從裝配到噴涂，這些工業(yè)機器人形狀各異，功能性能各不相同，那么是什么決定了工業(yè)機器人的靈活性和活動范圍呢，一個關鍵因素在很大程度上決定了機器人的靈活性和活動范圍，那就是工業(yè)機器人的自由度，通常也叫做軸數。
通常作為機器人的技術指標,反映機器人動作的靈活性,可用軸的直線移動、擺動或旋轉動作的數目來表示。機器人機構能夠獨立運動的關節(jié)數目,稱為機器人機構的運動自由度,簡稱自由度(Degree of Freedom),由DOF簡寫表示。目前工業(yè)機器人采用的控制方法是把機械臂上每一個關節(jié)都當作一個單獨的伺服機構,即每個軸對應一個伺服器,每個伺服器通過總線控制,由控制器統(tǒng)一控制并協(xié)調工作。
機器人軸的數量決定了其自由度。是不是自由度越多越好呢?自由度越多就越接近人手的動作機能,通用性就越好;但是自由度越多,結構越復雜,對機器人的整體要求就越高,這是機器人設計中的一個矛盾。隨著軸數的增加,機器人的靈活性也隨之增長。但是,在目前的工業(yè)應用中,用得最多的是三軸、四軸、五軸雙臂和六軸的工業(yè)機器人,軸數的選擇通常取決于具體的應用。這是因為,在某些應用中,并不需要很高的靈活性,而三軸和四軸機器人具有更高的成本效益,并且三軸和四軸機器人在速度上也具有很大的優(yōu)勢。如果只是進行一些簡單的應用,例如在傳送帶之間拾取放置零件,那么四軸的機器人就足夠了。如果機器人需要在一個狹小的空間內工作,而且機械臂需要扭曲反轉,六軸或者七軸的機器人是最好的選擇。
六個自由度是具有完成空間定位能力的最小自由度數,多于六軸的機器人,統(tǒng)一稱為冗余自由度機器人。機器人運動學研究旨在解決機器人機械臂的末端執(zhí)行器在到達空間某一位姿時,各關節(jié)的移動或旋轉運動,是整個機器人學的基石和關鍵。隨著人類文明的高速發(fā)展,在許多工業(yè)、高空、深海、核廢料及危險作業(yè)環(huán)境中的工作都需要機器人來完成,這對機器人運動控制的可靠性、可操作性、智能性提出更高的要求。未來,隨著其精度不斷增加,冗余自由度機器人在避障、克服奇異點、靈活性和容錯性方面具有更多的優(yōu)勢,面對復雜的工作環(huán)境和多變的作業(yè)需求,冗余自由度工業(yè)機器人將擁有更多的用武之地。相信在不遠的將來,它將取代人工進行更加精密的操作。
