为什么最好的机械臂是7个自由度,而不是6

出品丨犀灵机器人培训

做家丨产业机器人前沿

转载自产业机器人前沿

目前用的至多的产业机器人，寻常都是六轴的，然而近来推出来的人机协调机器臂，却有7个解放度，一贯想不领略为甚么。直到近来看到知乎上的一个题目：人的手臂（腕关节到肩关节）有几个解放度？才发觉，正本7个解放度是对人手臂的确实复原。人的手臂（腕关节到肩关节）有几个解放度？我想绝大部份人都没有想过，更别说去懂得有哪几个解放度，纵使是学工科的人，也未必能表明明晰。没料到知乎上竟然有人把这个题目回复的这么专科有内在，同时又那末有哲理，禁不起想要把这个谜底分享一下。回复这个题目的是知乎网友杨硕，谜底以下：真话说，我对robotmanipulation仍是挺熟的，然而楼上几个谜底一眼看去都看不懂。不是黑，而是感应对非专科人士来讲不好懂得。我来尽管用浅显的言语表明一下。首先，题目的谜底是：数一下就好了啊！

7个解放度。有人问5，6是不是相同的。5是拧钥匙时唯独要转化的关节，动力来自小臂两根桡骨的挽救；6是把鼠标放在桌面用手转时唯独要转化的关节，动力来自手腕的挽救。

至于为甚么人手臂是7个解放度，而不是8个也不是6个，也许是由于天主特别懂机器人管制，上面尽管浅显地引见一下。首先引见一个定理：6个解放度的机器手，在空间中无奈在维持末了机构的三维地方稳固的情景下从一个构型转换到另一个构型。这个定理乍一看很不好懂得，也许斟酌一个更浅显的情景：

在这张图上，一个机器人的手臂由基座、两个关节、两根连合件形成（设想把一个圆规翻开，尔后把一端用手指捏住）。

请示咱们也许把机器人在维持上部末了机构在平面上地方稳固的情景下，从“lefty”这个形态扭到“righty”这个形态吗？谜底是弗成的，无论怎样动两个关节，挪移经过中末了机构的地方一定是要变的。看官也也许拿两根笔在桌子上动一动试试。相同地，一个6解放度的机器手，纵使某两组构型对应的末了机构的三维地方不异，机器手在从一个构型挪移到另一个构型的功夫无奈维持末了机构一贯不动。若是有人在电视里看过产业机器人焊东西的话，就会发觉它在统一个地方焊接的功夫，片时儿一切扭到这儿，片时儿一切扭到那儿，看起来特别酷炫的形态。

究竟上这么做可是由于，尽管焊接可是想动弹末了机构的朝向，而不动弹末了机构的地方，然而由于定理的束缚，它确定要往撤退一些，尔后种种扭，才略保证在挪移末了机构的朝向的经过中不会撞到东西，由于挪移的功夫末了机构的三维地方确定会乱动。若是它也许随意转一点点就也许抵达宗旨，还费谁人力量酷炫地完全都转起来干啥……而多了一个解放度之后就不相同了。想想开门时拧钥匙的行为，这个情景下是人胳膊的末了机构（手）的三维地方没有变（一贯在钥匙孔前），然而末了机构（手）的三维挽救变了（转化了钥匙）。人也许完成这个浅显的行为，即是由于咱们的胳膊有7个解放度。说到这边，看官也许会看出来了，哎我懂了，我的末了机构有6个解放度（三维地方，三维挽救），而胳膊做为一个机器手，有7个解放度，这两个解放度好似说的不是一回事，然而数目上7-6=1，以是这1个解放度我能拿来拧钥匙。若是天主把咱们的胳膊计算成6个解放度的话，人拧钥匙的行为确定会特别虚夸。众人也许在拧钥匙的功夫不要转手腕，感应一下。那末为甚么不再多给咱们一些解放度呢？由于解放度越多，机器手刚性越差。若是咱们的胳膊有8个解放度，那末受伤的几率会越发良多。尽管没有甚么生物学钻研表明这一点（全国上没有8个解放度的生物躯体），然而机器人的钻研是也许表明这个题目的。以是7是一个最佳的取舍。不领会圣经中把7做为最佳最崇高的数字、一个礼拜有七天，和人的胳膊有7个关节有没相干系。这个谜底是不是专科有内在，同时又那末浅显易懂，好想跟大神网友说请收下我的膝盖。。。。

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