为什么最好的机械臂是7个自由度而不是6个自由度
七自由度柔性机械臂机构说明.
七自由度柔性机械臂机构说明设计目标由于人工成本的不断提升，人们的刚性需求也不断的扩大，生产自动化越来越被人们所重视。
也是社会发展的必然。
让机器人去完成一些高危、肮脏、重复、精度高的工作。
由此，设计一款高精度，高灵活性的机器臂显得更为重要。
设计的目标：高精度仿人工业机器人。
运用先进的仿生理论与柔性设计为基础，设计开发用二次式运动反馈来实现其高精度控制，合理的仿人机构来完成动动。
机械臂整体设计方案一、功能需求：满足实现模仿人类手臂的基本功能，自由度包括手臂的肩部的抬起，摆动，旋转，肘部的弯曲，腕部的旋转，弯曲，摆动共7个自由度。
（图一）图一图二二、优化后确定的构型：自由度包括手臂的肩部的摆动，抬起，大臂旋转，肘部的弯曲，小臂的旋转，腕部的弯曲，摆动共7个自由度。
（图二）三、驱动模块示意设计：（图三）胡克定律是力学基本定律之一。
适用于一切固体材料的弹性定律，它指出：在弹性限度内，物体的形变跟引起形变的外力成正比。
这样增加了力的反馈测量。
在弹性材料在弹性限度内形变时，测得其形变量，从而计算出受力与关节下方所处的位置。
1.先进行测试图三四、机械臂的具体设计方案，（图四）五、各关节的受力分析：基本尺寸图（图五）图五L1=426mm，L2=293mm，L3=108mm，L4=442mm。
六、马达的初选谐波减速器的优点：Harmonic减速器结构简单，体积小，重量轻、啮合的齿数多、承载能力大、运动精度高、运动平稳、间隙可以调整、传动效率高、同轴性好、可实现向密闭空间传递运动及动力。
瑞士Maxon电机优点：轴向窜动和径向跳动小、温度范围大、回差小等，并且电机型号全编码器与抱闸与控制器配套全面。
瑞士Maxon电机与日本Harmonic谐波减速器选型需求示例图片：图六马达1：EC90flat 90W扭力：4.67 nm 0.387nm；转速：3190rpm；重量：648g减速器1：CSG-25-160 减速比：1:160；最大扭力：314nm；正常：176nm；重量：420g马达2：EC-4pole max30 200W 扭力：3.18 nm 0.112nm；转速：17000rpm；重量：300g减速器2：CSG-25-160 减速比：1:160；最大扭力：314nm；正常：176nm；重量：420g马达3：EC max40 170W 扭力：2.66nm0.16nm；转速：9840rpm；重量：580g减速器3：CSG-17-120 减速比：1:120；扭力最大：112nm；正常：70nm；重量：150g马达4：EC45flat 70W 扭力：0.82nm0.13nm；转速：4840rpm；重量：110g减速器4：CSG-20-160 减速比：1:160；最大扭力：191nm；正常：120nm；重量：280g马达5：EC-4pole max30 100W 扭力：1.24nm 0.0 63nm；转速：17800rpm；重量：210g减速器5：CSD SHD-17-100 减速比：1:100；最大扭力：71nm；正常：37nm；重量：100g 马达6：EC45flat 70W 扭力：0.13 nm 0.17nm；转速：4840rpm重量：110g减速器6：CSF-11-100 减速比：1:100；最大扭力：25nm；正常：11nm；重量：50g马达7：EC-4pole max30 100W 扭力：1.24nm 0.0 63nm；转速：17800rpm；重量：210g减速器7：CSF-11-100 最大扭力：25nm；正常：11nm；重量：50g说明：EC45flat 70W要更换为EC-I40 70W+MR七、受力分析：有效扭力计算公式：(堵转-连续）*0.3+连续质量分配：设大臂小臂均为，外径D=110mm，假设主体为外壁壁厚为L=5mm的铝壳，长度为H=250mm，则体积为：412cm3，铝的密度2.7g／cm3，外壳质量为1.1kg大臂部分质量有马达3（580g）减速器（150g），外壳（1.1kg）；小臂部分有马达4567（110g，210g，110g，210g），减速器4567（280g，100g，50g，50g），外壳（1.1kg）；手部主要是灵巧手的质量设为1kg；外加假设载荷6kg。
七自由度机器人运动学分析
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七自由度仿人机械臂设计与分析.pptx
首先对人体上肢运动机理进行研究分析,以人体手臂完成动作类 型区分自由度,分析各自由度运动所需的人体上肢骨骼和肌肉。 结合机械臂的设计要求,对机械臂各关节进行结构设计,并根据 各关节运动特点进行驱动匹配和选型。
对机械臂完成指定任务所需要的传感器进行选配。对液压驱动 关节铰接位置参数进行了优化分析,完善了机械臂结构。
最后使用拉格朗日法得到了机械臂的动力学方程,使用ADAMS和 MATLAB联合仿真,将关节转角、角速度与关节力矩建立闭环关系, 建立一个完整虚拟样机完成机械臂的动力学仿真,得到了各关节 仿真力矩变化图。
对机械臂进行运动学计算,通过机械臂的D-H参数的确定,建立各 关节之间位置关系,完成正逆运动学方程的求解,采用五次多项 式插值表示机械臂运动轨迹;基于MATLAB开展仿真分析,验证机 械臂运动学理论正逆解,得到机械臂工作空间及到达指定位置机 械臂各关节角位移变化,为后续机械臂的动力学分析提供基础。 对机械臂关键部件进行拓扑轻量化设计及强度校核,借助ANSYS Workbench平台对机械臂关键部件进行形状拓扑优化设计,对优 化前后机械臂关键部件位移变形进行对比分析,并对优化后的结 构进行强度校核。
七自由度仿人机械臂设计与分析
在《中国制造2025》趋势的影响下,服务型机器人进入了快速发 展的浪潮,其中具有多功能的辅助机械臂逐渐成为极具广阔应用 前景的研究热点。本文针对老龄残疾人士及大型工程设备装配 两个对象,提出了一种基于人体解剖学的七自由度机械臂的设计 方案,解决大型工程设备装配需要多名工程师在相对狭小环境下 协同配合及服务老龄残疾人士成本较高的问题,特点在于:(1)全 刚体结构的机械臂可以保证末端强稳定性;(2)具有冗余自由度 机械臂使得服务老龄残疾人士时,末端固定时其余关节可根据实 际空间情况自由活动达到避免碰到受帮助者的目的;(3)同人体 上肢相似的尺寸、相似的驱动效果的机械臂可以直接应用在为 人类设计的工作场景。
机械臂运动学.
机械臂运动学基础1、机械臂的运动学模型机械臂运动学研究的是机械臂运动,而不考虑产生运动的力。
运动学研究机械臂的位置,速度和加速度。
机械臂的运动学的研究涉及到的几何和基于时间的内容,特别是各个关节彼此之间的关系以及随时间变化规律。
典型的机械臂由一些串行连接的关节和连杆组成。
每个关节具有一个自由度,平移或旋转。
对于具有n个关节的机械臂,关节的编号从1到n,有n +1个连杆,编号从0到n。
连杆0是机械臂的基础,一般是固定的,连杆n上带有末端执行器。
关节i 连接连杆i和连杆i-1。
一个连杆可以被视为一个刚体,确定与它相邻的两个关节的坐标轴之间的相对位置。
一个连杆可以用两个参数描述,连杆长度和连杆扭转,这两个量定义了与它相关的两个坐标轴在空间的相对位置。
而第一连杆和最后一个连杆的参数没有意义,一般选择为0。
一个关节用两个参数描述,一是连杆的偏移,是指从一个连杆到下一个连杆沿的关节轴线的距离。
二是关节角度,指一个关节相对于下一个关节轴的旋转角度。
为了便于描述的每一个关节的位置,我们在每一个关节设置一个坐标系,对于一个关节链, Denavit和Hartenberg提出了一种用矩阵表示各个关节之间关系的系统方法。
对于转动关节i,规定它的转动平行于坐标轴z i-1,坐标轴x i-1对准从z i-1到z i 的法线方向,如果z i-1与z i相交,则x i-1取z i−1×z i的方向。
连杆,关节参数概括如下:●连杆长度a i沿着x i轴从z i-1和z i轴之间的距离;●连杆扭转αi从z i-1轴到zi轴相对x i-1轴夹角;●连杆偏移d i从坐标系i-1的原点沿着z i-1轴到x i轴的距离;●关节角度θi x i-1轴和x i轴之间关于z i-1轴的夹角。
对于一个转动关节θi 是关节变量,d i 是常数。
而移动关节d i 是可变的,θi 是恒定的。
为了统一,表示为ii iq d θ⎧=⎨⎩转动关节移动关节运用Denavit-Hartenberg (DH 方法,可以将相邻的两个坐标系之间的变换关系表示为一个4x4的齐次变换矩阵1cos sin cos sin sin cos sin cos cos cos sin sin 0sin cos 01i i i i i i i i i ii ii i i i iii a a A d θθαθαθθθαθαθαα--⎡⎤⎢⎥-⎢⎥=⎢⎥⎢⎥⎣⎦上式表示出了坐标系i 相对于坐标系i-1的关系。
七轴工业机器人与六轴相比有什么优势？
七轴工业机器人与六轴相比有什么优势？近年来，跨国机器人巨头们纷纷推出七轴工业机器人，以抢占高端新市场，这引发了我们对于七轴工业机器人的深入思考，它具有哪些独特的技术优势，存在哪些研发难点，近年来国际上发布了哪些工业七轴机器人产品，我国七轴工业机器人的研发及产业化又进入了哪一阶段？工业机器人到底应该有几个轴？目前，工业机器人已经被广泛应用于各行各业，但我们也发现，工业机器人不仅形状各异，其轴数也各不相同。
所谓工业机器人的轴，可以用专业的名词自由度来解释，如果机器人具有三个自由度，那么它可以沿x，y，z轴自由的运动，但是它却不能倾斜或者转动。
当机器人的轴数增加，对机器人而言，就是更高的灵活性。
那么工业机器人应该有几个轴才合理呢？三轴机器人也被称为直角坐标或者笛卡尔机器人，它的三个轴可以允许机器人沿三个轴的方向进行运动，这种机器人一般被用于简单的搬运工作之中。
四轴机器人，可以沿着x，y，z轴进行转动，与三轴机器人不同的是，它具有一个独立运动的第四轴，一般来说SCARA机器人就可以被认为是四轴机器人。
五轴是许多工业机器人的配置，这些机器人可以通过x，y，z三个空间周进行转动，同时可以依靠基座上的轴实现转身的动作，以及手部可以灵活转动的轴，增加了其灵活性。
六轴机器人可以穿过x，y，z轴，同时每个轴可以独立转动，与五轴机器人的最大区别就是，多了一个可以自由转动的轴。
六轴机器人的代表就是优傲机器人，通过机器人身上的蓝色盖子，你可以很清楚的计算出机器人的轴数。
七轴机器人，又称为冗余机器人，相比六轴机器人额外的轴允许机器人躲避某些特定的目标，便于末端执行器到达特定的位置，可以更加灵活的适应某些特殊工作环境。
随着轴数的增加，机器人的灵活性也随之增长。
但是，在目前的工业应用中，用得最多的是三轴、。
聊聊“机械臂”的二三事
聊聊“机械臂”的二三事我们常说的机械臂多指形似人类手臂的串联式多自由度机器人。
它由多个驱动关节通过机器人本体的机械结构依次串联，机器人的末端可以实现空间的多自由度运动。
在末端安装吸盘、机械手、油漆喷嘴等执行器，即可代替人工进行部分高危、高强度的重复工作，现已广泛应用于工业、医疗、教育、娱乐等领域、与我们的生活息息相关。
本文将汇总谈及“机械臂”时必将提到的内容。
一、机械臂的“轴”轴，对应于机械术语中的自由度（Degree of Freedom，DOF），代表了机器人所具有的独立运动坐标轴的数目，通常与机器人使用的电机数量相同。
例如七轴机械臂采用7个电机，通过7个独立运动共同驱动机器人工作。
常见机械臂的“轴”数多为3-7之间，轴数越多，机器人越灵活，但结构越复杂，成本越高。
ABB公司的六轴机械臂（图片来源：ABB）（一）四轴机械臂——SCARA机器人SCARA机器人（Selective Compliance Assembly Robot Arm），也称水平多关节机器人，于1978年由日本山梨大学牧野洋发明。
该机器人具备4个独立的驱动关节，包括3个轴线相互平行的旋转关节和1个移动关节。
3个旋转关节可让机器人在平面内进行定位和定向，移动关节可使末端完成垂直于平面的直线运动。
SCARA机器人结构相对简单，更易于快速运动，适用于快速分拣；在XOY平面具有柔顺性，在Z轴方向具备较好的刚度，也适用于精密装配。
EPSON公司的SCARA机器人（图片来源：EPSON）（二）六轴机械臂——最常见的工业机器人1959年，George Devol和Joseph F·Engelberger发明了世界上第一台工业机器人，功能和人手臂功能相似，并命名为Unimate，意为“万能自动”。
生活中最常见的六轴机械臂就是一种典型的工业机器人，在自动搬运、装配、焊接、喷涂等工业现场有着广泛的应用。
在机械结构上，该机器人具备6个独立的驱动关节，第一个驱动关节可模拟人类的腰转动作，第二、三个驱动关节分别模拟大臂和小臂动作，最后的第四、五、六驱动关节可实现人类手腕的功能，运动灵活，可在其工作范围内可以完成任意定位和定向。
工业机器人的性能特征-工业机器人主要技术参数
工业机器人的性能特征-工业机器人主要技术参数工业机器人的性能特征1、自由度自由度是衡量机器人技术水平的主要指标。
所谓自由度是指运动件相对于固定坐标系所具有的独立运动。
每个自由度需要一个伺服轴进行驱动，因而自由度数越高，机器人可以完成的动作越复杂，通用性越强，应用范围也越广，但相应地带来的技术难度也越大。
一般情况下，通用工业机器人有3—6个自由度。
2、工作空间是指机器人应用手爪进行工作的空间范围。
描述工作空间的手腕参考点可以选在手部中心、手腕中心或手指指尖，参考点不同，工作空间的大小、形状也不同。
机器人的工作空间取决于机器人的结构形式和每个关节的运动范围。
工作空间是工业机器人的一个重要性能指标，是设计工业机器人机构的重要指标。
3、承载能力承载能力是指机器人在工作范围内的任何位姿上所承受的最大重量，承载能力的大小取决于负载的质量、运行的速度和加速度的大小和方向，根据承载能力不同工业机器人大致分为：①微型机器人—承载能力为10N以下；②小型机器人—承载能力为10-50N；③中型机器人—承载能力为50-300N；④大型机器人承载能力为300—500N；⑤重型机器人—承载能力为500N以上。
4、运动速度运动速度影响机器人的工作效率和运动周期，它与机器人所提取的重力和位置精度均有密切的关系。
运动速度高，机器人所承受的动载荷增大，必将承受着加减速时较大的惯性力，影响机器人的工作平稳性和位置精度。
就目前的技术水平而言，通用机器人的最大直线运动速度大多在1000mm／s以下，最大回转速度一般不超过120°/s。
5、位置精度它是衡量机器人工作质量的又一项技术指标。
工业机器人的位置精度包括定位精度和重复定位精度，定位精度取决于位置控制方式以及机器人运动部件本身的精度和刚度，此外还与提取重力和运动速度等因素有密切的关系。
重复定位精度是机器人重复定位某一位置的准确性，典型的工业机器人定位精度一般在土O.02mm～±5mm范围。
国内首台七轴双臂机器人太智能了，任性拒绝撒贝宁求抱！
国内首台七轴双臂机器人太智能了，任性拒绝撒贝宁求抱！
目前市面上比较传统的机械手臂，一般都具备六个自由度，前三个自由度，负责引导夹具到所需要的位置，而后三个自由度，则用来决定末端执行装置的方向，此款七轴机器人，都比市面上其他的产品表现还要来得更优秀。
通常在三度立体空间内，一般机械手臂执行任务时，最多只需要六个自由度便足够，因为超过六个以上的自由度，会产生多余的自由度，因此一般通常不要求机械手臂具备太多自由度。
这款机器人适用于空间有限、对精度要求高的工厂。
它们可以用来进行精密组装、产品包装、抛光以及装卸。
至于七轴机器人，其又被称为冗余机器人。
相比六轴机器人额外的轴允许其躲避某些特定的目标，便于末端执行器到达特定的位置以更加灵活的适应某些特殊工作环境。
事实上，其多出来的冗余自由度不仅可以通过运动轨迹规划达到良好的运动学特性，而且可以实现最佳的动力学性能。
特别是当工业机器人发生故障时，只要有一关节失效，传统六轴机器人便无法继续完成工作，而七轴机器人则可以通过重新调整故障关节速度（运动学容错）和故障关节力矩（动力学容错）的再分配实现继续正常工作。
国产七轴机器人在逐渐实现真正的产品化过程，也在推进着我我国机器人产品向高端产业化迈进的步伐。
而目前无论从产品角度，还是从应用角度，国内的七轴工业机器人虽还处于初步发展阶段，。
六自由度工业机器人
摘要在当今轮毂制造业中，企业为提高生产效率，保障产品质量，普遍重视生产过程的自动化程度，工业机器人作为自动化生产线上的重要成员，逐渐被企业所认同并采用。
工业机器人的技术水平和应用程度在一定程度上反映了一个国家工业自动化的水平，目前，工业机器人主要承担着焊接、喷涂、搬运以及堆垛等重复性并且劳动强度极大的工作，工作方式一般采取示教再现的方式。
本文设计和研究了一个六自由度的工业机器人，用于生产线的进送料和装配。
首先，本文对生产线布局进行改造设计，提高生产的工作效率，然后，根据设计要求设计了机器人的整体方案和具体的机械结构，选择了合适的传动方式、驱动方式，设计了机器人的底座、大臂、小臂和手部的结构；并且对机器人的传动结构进行设计，机器人为六自由度关节型机器人，全部采用转动关节，关节处采用电机，减速机，齿轮传动机构，蜗轮蜗杆传动机构来实现各个自由度，从而实现所需的运动。
在此基础上，本文将设计该机器人的控制系统，采用PC+DSP运动控制卡的控制方式，确定了控制系统的总体方案，设计了PCI 总线接口电路和DSP。
关键词: 六自由度工业机器人；生产线；结构设计；控制系统；各位如果需要此设计的全套内容（包括二维图纸、中英文翻译、完整版论文、程序、答辩PPT）可加QQ695939903，如果需要代做也请加上述QQ,代做免费讲解。
AbstractIn the modern large-scale manufacturing industry, enterprises pay more attention on the automation degree of the production process in order to enhance the production efficiency, and guarantee the product quality. As an important part of the automation production line, industrial robots are gradually approved and adopted by enterprises. The technique level and the application degree of industrial robots reflect the national level of the industrial automation to some extent, currently, industrial robots mainly undertake the jops of welding, spraying, transporting and stowing etc. , which are usually done repeatedly and take high work strength, and most of these robots work in playback way.In this paper ,I will design an industrial robot with six DOFs.First, I will transform line layout and design the structure of the baseto improve the work efficiency of production ,and then, according to the design requirements ,I design the robot mechanical structure of the overall plan and specific ,and chose the right means of transmission and drive mode,Then ,I design the big arm, the small arm and the end manipulator of the robot,and I design the transmission structure, This robot is a 6-DOF joint robot,These joints are all rotary joints, joints used motor, reducer, gear transmission, worm gear and worm drive mechanism to realize various degrees of freedom, so as to achieve the required movement.On this basis, this paper will design the control system of the robot, which controlled by PC and DSP motion control card, and determine the overall scheme of the control system, design DSP and PCI bus interface circuit .Keywords: 6-DOF industrial robot, line layout , structure design, the control system目录摘要 (I)Abstract.............................................................................................................. I I第1章绪论 (5)1.1 课题背景及研究的目的和意义 (5)1.2国内外在该方向的研究现状及分析 (6)1.3 本文的主要研究内容 (8)第2章生产线布局及总体方案的确定 (9)2.1 生产线布局方案 (9)2.1.1机械手 (9)2.1.2 工作流程 (10)2.1.3方案预期达到的目标 (10)2.2总体方案的设计 (11)2.2.1机构的选型 (11)2.2.2驱动方式的选择 (11)2.2.3 传动方案的选择 (12)2.2.4 总体结构方案设计 (13)2.2.5控制方案的设计 (15)2.2.6技术参数列表 (16)2.3 本章小结 (17)第3章结构的设计 (18)3.1 引言 (18)3.2 电机力矩的计算以及驱动电机的选择 (18)3.3减速器的设计 (19)3.4 腰部的设计 (20)3.5 手臂的设计 (20)3.5.1手臂的设计基本要求 (20)3.5.2大臂和小臂 (21)3.5.3连杆 (22)3.6手腕部的设计 (22)3.7末端执行器的设计 (22)3.8本章小结 (23)第4章传动系统的设计及校核 (25)4.1腰部蜗轮蜗杆设计及校核 (25)4.2 腕部传动系统设计及校核 (25)4.2.1传动方案 (25)4.2.2齿轮的设计及校核 (25)4.2.2.1齿轮组设计 (25)4.2.2.2 直齿圆锥齿轮的设计 (25)4.2.3 轴的设计 (25)4.3 本章小结 (27)第5章控制系统设计 (29)5.1 引言 (29)5.2 控制系统的设计 (29)5.2.1 控制系统的类型选择 (29)5.2.2 控制系统的硬件电路 (29)5.3 PCI的接口设计 (30)5.4 DSP的设计 (31)5.4.1 DSP概述 (31)5.4.2 DSP硬件电路 (31)5.4.3 DSP软件 (31)5.5本章小结 (32)结论 (33)参考文献 (34)致谢 (35)第1章绪论1.1 课题背景及研究的目的和意义轮毂制造业属于劳动密集型的行业，除了繁重的体力工作外，几乎每个工序都存在着对人体有害的污染源和潜在的工伤事故:热加工工序烫灼伤的危险，大量易燃易爆燃料及消耗材料时时刻刻威胁着操作手的安全;铝液除气除渣产生的有毒烟尘，机加工冷却液的有害蒸汽，以及涂装工序液体漆、粉漆、前处理药液等等都会严重影响工人的健康;无处不在的轰鸣及刺耳的噪音会使你情绪坏到极点。
机械手臂设计总结
机械手臂设计总结机械手臂是一种用于模仿人体手臂运动的机械装置，广泛应用于各种工业生产和服务领域。
机械手臂的设计主要涉及到结构设计、力学设计、控制系统设计等多个方面。
首先，机械手臂的结构设计是实现各种运动功能的基础。
在结构设计中，需要考虑手臂的长度、关节数量和类型、连接方式等因素。
手臂的长度需要根据具体应用场景来确定，较长的手臂可用于需要远距离操作的场合，而相对较短的手臂则可以实现更高精度的操作。
关节的数量和类型取决于需要实现的运动自由度，通常采用电机驱动的旋转关节来实现手臂的转动。
连接方式包括刚性和柔性连接，刚性连接可用于需要更大的力矩传递的场合，而柔性连接则可用于需要更高的运动灵活性和安全性的场合。
其次，力学设计是机械手臂设计中的重要内容。
力学设计主要涉及到机械手臂的负载能力、刚度和稳定性等问题。
负载能力是指机械手臂能够承受的最大载荷，需要根据具体应用需求来确定。
刚度是指机械手臂在受力时的变形程度，需要使手臂在承受负载时保持足够的刚性，以确保操作精度和稳定性。
稳定性是指机械手臂在运动过程中的抗抖动和抗噪声的能力，需要通过合理的设计和控制算法来实现。
控制系统设计是机械手臂设计中的关键环节。
控制系统设计主要涉及到传感器和执行器的选择、运动规划算法的设计和实现等多个方面。
传感器的选择需要根据具体应用需求来确定，常用的传感器包括位置传感器、力传感器、视觉传感器等。
执行器的选择需要考虑到运动速度、力矩输出和控制精度等因素，通常采用伺服电机或液压缸来实现手臂的运动。
运动规划算法的设计和实现是确保机械手臂能够按照预定路径和姿态进行运动的关键，常用的运动规划算法包括逆运动学算法、轨迹规划算法等。
在机械手臂设计过程中，还需要考虑工作空间、安全性和人机交互等问题。
工作空间是指机械手臂能够到达的区域范围，需要根据具体应用需求来确定。
安全性是指机械手臂在工作过程中对人员和设备的安全保障能力，需要通过设计安全装置和实施安全控制来实现。
为什么好的机械臂有七个自由度而不是六个？
为什么好的机械臂有七个自由度而不是六个？机械臂是一种能够模拟人类手臂运动的机器人，它能够进行各种复杂的动作任务。
机械臂的自由度是指它的运动自由度，包括旋转和移动两种方式。
常见的机械臂在设计时通常有七个自由度，这一设计方案的背后是有很多原因的。
机械臂的自由度定义机械臂的自由度是指它可以进行的自由运动的数量。
我们可以将自由度定义为机械臂末端的每个自由度所需的独立运动参数。
这些参数可以是位置（三个参数确定一个点的位置）、方向（三个参数确定一个矢量）、角度或曲率。
以工业机械臂为例，它的末端可以进行位置移动（三个自由度）、三维旋转（三个自由度）和手掌的张合（一个自由度）。
这样，一个机械臂就可以在三维空间内进行各种操作，例如在工业生产线上抓取物体、搬运货物等。
为什么好的机械臂有七个自由度而不是六个？通常情况下，一个机械臂需要七个自由度来完成运动控制任务。
这一设计方案的主要原因是：在机械臂末端需要完成六个自由度的运动控制，而在机械臂的基座上还需要一个自由度的运动控制。
具体而言，这七个自由度的运动特性分别为：1.基座旋转自由度：机械臂可以绕着固定点进行旋转，固定的点称为基座。
2.肩部旋转自由度：机械臂可以在基座旋转的基础上进行大臂的旋转。
3.肘部旋转自由度：机械臂大臂可以进行肘部的旋转。
4.手腕旋转自由度：机械臂可以在肘部旋转的基础上进行手腕的旋转。
5.左右移动自由度：机械臂可以左右移动。
6.上下移动自由度：机械臂可以进行上下移动。
7.夹取自由度：机械臂末端可以进行手掌的张合。
对于机械臂这种在工业自动化生产中广泛应用的设备，七自由度的设计具有很多优势，例如：1.能够实现更加复杂的任务需求，例如在三维空间内掌握小物品、装配零件等。
2.具有更高的控制精度，这可以在加工、制造等场合中获得更好效果。
3.可以根据不同的操作需求进行调整，例如加装感应器、夹具等设备。
综上所述，把机械臂的自由度设计为七个是在众多机械设计方案中经过长期优化、调节得到的结果，这一设计方案在实际应用中具有广泛的推广性和实用性，因此，七自由度机械臂是一种好的设计方案。
机械手臂自由度
机械手臂自由度机械手臂是一种能够执行复杂操作的机器器械，在制造、包装、货物搬运以及建筑等领域得到了广泛的应用。
机械手臂的自由度是其功能的核心特性之一，也是其用途和性能的主要区别。
本文将探讨机械手臂自由度的概念、类型、应用及发展趋势。
一、机械手臂自由度的概念机械手臂自由度指机械手臂能够在空间中移动的自由度数量。
在三维空间中，机械手臂拥有以下六个自由度：横移(X)、纵移(Y)、升降(Z)、绕Y轴（pitch）、绕Z轴（yaw）和绕X轴（roll）。
通过这六个自由度能够实现各种复杂的动作和操作。
二、机械手臂自由度的类型机械手臂通常根据其自由度分为两种类型：固定自由度和可变自由度。
1.固定自由度固定自由度指机械手臂的自由度数量是固定的，不能改变。
通常这种机械手臂用于执行固定的任务，如在工厂流水线上用于包装、分拣和搬运等操作。
2.可变自由度可变自由度指机械手臂的自由度数量可以改变。
这种机械手臂通常配备有各种不同类型的末端工具，如夹子、钳子和吸盘等。
这使得机械手臂能够适应不同的任务并执行不同的操作。
三、机械手臂自由度的应用机械手臂的应用范围非常广泛。
在现代工业领域中，机械手臂被广泛应用于各种场景中，如装配生产线、化工生产过程控制、食品生产、农业、医疗和卫生保健等领域。
通过机械手臂的高效生产，能够提高生产线的效率和品质，减少人力成本，提高工作安全性。
四、机械手臂自由度的发展趋势随着科技的不断发展，机械手臂自由度将会有更多的变革和进步。
机械手臂将会有着更复杂的结构和更强大的工作能力。
机械手臂将追求更广泛的自由度，以更好地适应各种不同的任务。
此外，机械手臂多种智能化技术将会应用到机械手臂上，使机械手臂能够更好地与人类进行交流和协作。
结论机械手臂的自由度是机械手臂的重要特性之一。
机械手臂的自由度分为固定自由度和可变自由度。
机械手臂广泛应用于工业、医疗、卫生保健和农业等领域。
在未来，随着科技的不断进步，机械手臂将越来越智能化和高效化。
机械臂的设计标准---高刚度及高密度[说明]
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机械臂的设计标准---高刚度及高密度卡里姆阿卜杜勒—马利克，美国爱荷华大学，艾奥瓦城，爱荷华州，伯顿保罗，宾夕法尼亚大学，费城，宾夕法尼亚州摘要一个六自由度的高精度机械手设计部分已能实现。
这种机械手（被称为UTI 臂）由四个旋转关节和两个棱柱关节组成。
这种机械手的机械设计目的是为了获取高精度，高刚度和高密度的链接。
对机械元件的预应力是为了使得强度与刚度相匹配。
在拉伸载荷下的链接是实验是为了增强弯曲刚度。
在过去，研究人员已经报道效率低下的柱状节理是由于他的高度规则性。
与均匀的薄壁管相比在此使用的棱柱关节设计提供了一个各向同性，较高的抗弯刚度及在扭转刚度上相对低的损耗。
实验已经验证了这种理论通过计算关节的扭转刚度。
一种有限元模型也被使用于该模型，手臂机械设计的详细介绍是通过棱柱形的接头通过观察横截面和预应力的效果。
关键词机械手设计；结构刚度；机器人设计；机器人介绍刚性连接的机械臂要求重量轻，刚度结构实现高精度和低惯量。
尽管转动关节的分析与合成在文献中得以解决。
柱状节理尚未引起极大的关注由于在设计和制造方面的相对困难。
通用手册为了帮助机械手的设计在已存在的文献中，而且其他作品的列表设计标准也有很多。
灵活的设计机制也应被提出。
机械手的链接刚度分析可能被Rivin，Dukovski和王所发现。
早在1979年，计算机辅助设计的程序已被应用于设计中。
优化技术和校准技术已被用于纠正错误的准确性。
被动引力补偿也已被弥敦道和库马尔解决。
最近，许多系列的机器人采用分析标准设计机器人技术设计。
犹他州/麻省理工学院机械手，W AMS系统是两个这样的例子。
其他机器人设计师们试图系统的发展分析设计标准作为设计的重要组成部分。
举个例子，Fresonke，埃尔南德斯和特萨已经设立了分析标准对于系列机器人的变形预测。
轩尼诗等已经证明设计了一个轻型机械臂，当威廉姆斯，洛杉矶和Bulca已经展示设计的六轴机器人手臂的各向同性。
Rivin已经比较了一系列结构材料被使用于机械手臂并且已经研究了关键设计组件。
机械臂自由度定义
机械臂自由度定义《机械臂自由度定义》“哎呀，这个玩具怎么拿不到呀！”我嘟囔着。
那是一个周末的下午，我在房间里摆弄着我的玩具箱，试图拿到放在最里面的一个小机器人玩具。
我努力地伸手去够，可就是差那么一点点。
妈妈听到我的声音走了进来。
“怎么啦，宝贝？”妈妈温柔地问。
“我拿不到那个玩具啦！”我有点着急地说。
妈妈看了看，笑着说：“你看，你的手只能往几个方向动呀，要是你的手能像机械臂一样就好啦。
”“机械臂？那是什么呀？”我好奇地问。
妈妈耐心地解释道：“机械臂呀，它可厉害啦！它有好多好多的关节，可以向好多方向自由活动呢。
”我眨巴着眼睛，想象着机械臂的样子。
然后我就缠着妈妈给我讲讲机械臂自由度的定义。
妈妈坐在我旁边，开始慢慢说道：“宝贝呀，机械臂的自由度呢，就好比是它能活动的方式有多少种。
比如说，你的胳膊能前后摆，能上下抬，这就是两种不同的自由度呀。
机械臂也是这样，它的自由度越多，就越灵活，可以做的事情就越多呢。
”我似懂非懂地点点头，“那是不是自由度越多的机械臂就越厉害呀？”“对呀，宝贝真聪明！”妈妈笑着摸了摸我的头。
我突然想到：“那是不是像我们人一样呀，我们能跑能跳，能做各种动作，也是有很多自由度呀！”妈妈笑着说：“你这个类比很有趣呀，宝贝！可以这么说呢。
”我眼睛一亮，“哇，那机械臂岂不是像个超级厉害的大玩具！”“哈哈，也可以这么说呀。
”妈妈笑着回应。
我开始幻想自己有一个超级厉害的机械臂，能帮我拿各种东西，还能和我一起玩游戏。
想着想着，我不禁笑出了声。
我觉得机械臂真的太神奇啦！它的自由度定义让我明白了它为什么能那么灵活地工作。
以后我一定要多了解了解机械臂，说不定我长大了也能发明一个超厉害的机械臂呢！这就是我对机械臂自由度的理解啦，真的超级有趣呀！。
工件的自由度及六点定位原理
工件的自由度及六点定位原理工件的自由度与六点定位原理大家好，今天咱们聊聊那个老生常谈但总是让人津津乐道的话题——工件的自由度和六点定位原理。
别小看这俩概念，它们可是机械制造中的“秘密武器”，能让你的工件稳稳当当、不乱跑，就像你的孩子一样听话。
咱们得知道什么是自由度。
想象一下，一个机器人有六个关节，每个关节都能独立转动，那它就有6个自由度。
同样地，一个工件如果能够自由移动X轴、Y轴、Z轴这三个方向，再加上旋转X轴、Y轴、Z轴这三个方向，总共就是6个自由度啦！这些自由度让工件能做很多复杂动作，就像是一个全能选手，什么都能做。
再来说说六点定位原理。
想象一下，你有一个宝贝盒子，你想让它稳稳当当地放在桌子上，不让它乱动。
这时候，你就用六个钉子把它固定在桌子上，每个钉子都对准桌子的一个角，这样，无论怎么摇晃，盒子都不会掉下来，就像有了六个“保镖”守护着它。
这就是六点定位原理，通过六个固定的点来确保工件的稳定性。
那么，这两个概念是怎么应用到实际工作中的呢？比如，在机械加工中，为了保证零件的尺寸精度和位置精度，就需要对工件进行六点定位固定。
这样一来，加工出来的零件就不会出现误差，质量也能得到保证。
再比如，在装配过程中，如果工件没有固定好，可能会因为振动或者受力不均而产生偏移，影响装配质量和产品性能。
因此，使用六点定位原理可以有效减少这种情况的发生，确保装配过程顺利进行。
说到这里，你是不是也觉得这两个概念挺有趣的？它们就像是生活中的指南针和罗盘，帮助我们正确地定位和操作工件。
在工作中遇到问题时，不妨多想想这两个原理，说不定就能找到解决问题的方法哦！我想说的是，无论是工件的自由度还是六点定位原理，都是我们机械制造中的重要知识点。
掌握好这些知识，不仅能提高我们的工作效率，还能保证产品质量。
所以，大家一定要好好学习，争取早日成为机械领域的“大神”！好了，今天的分享到此结束。
希望大家通过这篇文章，能对工件的自由度和六点定位原理有更深入的了解。
机械原理自由度定义
机械原理自由度定义
嘿，朋友们！今天咱来聊聊机械原理里特别重要的自由度定义。
想象一下啊，自由度就像是一个机械装置的“活动空间”。
比如说一个球，它能在各个方向自由滚动，那它的自由度就挺多。
在机械世界里，自由度就是说一个构件相对另一个构件具有的独立运动的数量。
就好像一个机器人的胳膊，能上下动，这就是一个自由度；还能左右摆，这又是一个自由度。
再打个比方，就像我们人，能走路，这是一种自由度；能抬手，这又是一种。
如果把机械构件想象成我们身体的各个部位，那自由度就是它们能做的各种不同动作。
要是自由度不够呢，那就像被束缚住了手脚，很多事情都干不了啦。
但要是自由度太多，也可能会变得混乱不好控制哦。
总之，自由度定义就是帮助我们理解机械构件能怎么动、有多大的活动范围，这可是机械原理里的关键知识点呀，大家可别小瞧它哦！。
机械臂自由度个数的来源是什么？
机械臂自由度个数的来源是什么？在力学里，自由度指的是力学系统的独立坐标的个数。
力学系统由一组坐标来描述。
比如一个质点的三维空间中的运动，在笛卡尔坐标系中，由x,y,z三个坐标来描述；或者在球坐标系中，由α，β，γ三个坐标描述。
描述系统的坐标可以自由的选取，但独立坐标的个数总是一定的，即系统的自由度。
一般而言，N个质点组成的力学系统由3N个坐标来描述。
但力学系统中常常存在着各种约束，使得这3N个坐标并不都是独立的。
对于N个质点组成的力学系统，若存在m个完整约束，则系统的自由度减为S=3N-m。
机器人设计中的机械臂自由度是比较大的，如果采用多舵机提供动力分别传动的话就更复杂了。
现在用的最多的工业机器人一般都是六轴的，但是最近推出来的一些人机协作机械臂却是7个自由度。
为什么呢？因为7个自由度是对人的手臂的真实还原。
6个自由度的机械臂无法在保持末端机构的三维位置不变的情况下从一个构型变换到另一个构型。
可以考虑一个简单的情况：在这张（俯视）图上，一个机器人的手臂由基座、两个关节、两根连接件构成，由图片可知，我们不能把机器人在保持上部末端机构在平面上位置不变的情况下，从“LEFTY”扭到“RIGHTY”。
不管怎么移动关节，末端机构的位置肯定要变。
同样地，一个自由度为6的机械臂，即使某两组构型对应的末端机构的三维位置相同，机械臂在从一个构型移动到另一个构型的时候也无法保持末端机构始终不动。
我们经常会看到工业机器人在同一个位置焊接时，会扭来扭去的，事实上这么做的原因是虽然焊接时只需要改变末端机构的朝向，而不用改变末端机构的位置，但是它必须要往后退一些，通过扭动调整自己的位置，才能保证在移动末端机构朝向的过程中不会撞到东西，因为移动的时候末端机构的三维位置一定会乱动。
而多了一个自由度以后就不一样了。
联想一下我们通过转动手腕从而转动钥匙开门的动作。
那么为什么不再多给我们一些自由度呢？因为自由度越多，机械手刚性越差。
工业机器人自由度一般有几个,自由度越多越好吗-
工业机器人自由度一般有几个，自由度越多
越好吗?
机器人机构能够独立运动的关节数目，称为机器人机构的运动自由度，简称自由度。
通常自由度作为机器人的技术指标，能反映机器人动作的灵活性，可用轴的直线移动、摆动或旋转动作的数目来表示。
目前工业机器人采用的控制方法是把机械臂上每一个关节都当作一个单独的伺服机构，即每个轴对应一个伺服器，每个伺服器通过总线控制，由控制器统一控制并协调工作。
工业机器人具备自动控制及可再编程、多用途功能，机器人操作机具有三个或三个以上的可编程轴，在工业自动化应用中，机器人的底座可固定也可移动，可见工业机器人的轴数是其重要技术指标。
工业机器人自由度一般有几个?大多数工业机器人有3～6个运动自由度，其中腕部通常有1～3个运动自由度;驱动系统包括动力装置和传动机构，用以使执行机构产生相应的动作;控制系统是按照输入的程序对驱动系统和执行机构发出指令信号，并进行控制。
机器人自由度越多越好吗?一般情况下，机器人的自由度越多，就越接近人手的动作技能，通用性也就越好，但自由度越多，其结构就会更加的复杂，那么对机器人的整体要求就越高，在设计和制造方面就越困难。
虽然随着轴数也就是自由度的增加，机器人的灵活性也随之增长，但在目前的工业应用中，用的较多的也就是三轴、四轴、五轴双臂和六轴的工业机器人，轴数的选择通常取决于具体应用。
这是因为在更加具体的行业应用中，往往并不需机器人具备很高的灵活性，而三轴、四轴机器人具有更高的成本效益，并且在速度上也具有更大的优势。
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为什么最好的机械臂是7个自由度而不是6个自由度
现在用的最多的工业机器人，一般都是六轴的，但是推出的人机协作机械臂，却有7个自由度，一直想不明白为什么。
直到最近看到知乎上的一个问题：人的手臂（腕关节到肩关节）有几个自由度？才发现，原来7个自由度是对人手臂的真实还原。
人的手臂（腕关节到肩关节）有几个自由度？我想绝大部分人都没有想过，更别说去了解有哪几个自由度，即使是学工科的人，也未必能解释清楚。
没想到知乎上居然有人把这个问题回答的这么专业有内涵，同时又那么有哲理，忍不住想要把这个答案分享一下。
回答这个问题的是知乎网友杨硕，答案如下：实话说，我对robot manipulation还是挺熟的，但是楼上几个答案一眼看去都看不懂。
不是黑，而是觉得对非专业人士来说不好理解。
我来尽量用通俗的语言解释一下。
首先，问题的答案是：数一下就行了啊！
7个自由度有人问5，6是不是一样的。
5是拧钥匙时唯一要转动的关节，动力来自小臂两根桡骨的扭转；6是把鼠标放在桌面用手转时唯一要转动的关节，动力来自手腕的旋转。
至于为什么人手臂是7个自由度，而不是8个也不是6个，可能是因为上帝非常懂机器人控制，下面尽量简单地介绍一下。
首先介绍一个定理：6个自由度的机械手，在空间中无法在保持末端机构的三维位置不变的情况下从一个构型变换到另一个构型。
这个定理乍一看很不好理解，可以考虑一个更简单的情况：
在这张图上，一个机器人的手臂由基座、两个关节、两根连接件构成（想象把一个圆规打开，然后把一端用手指捏住）。
请问我们能够把机器人在保持上部末端机构在平面上位置不变的情况下，从“lefty”这个。