【知识】三大机器人的机械臂自由度为何各不相同？
时间：2016-08-22 来源：机器人网 点击量：114
从太空机器人到医疗领域可见的手术机器人，机械臂都不可或缺，占据着重要地位。那么，不同机械臂是如何实现控制抓取呢？它与自由度有什么关系吗？
据悉，太空机械臂，实现类似人手臂的功能。融合了机械、电子、控制及信息等多学科技术，是一个机、电、热、控一体化的高度集中的空间机电系统。通过搭载火箭，它能执行空间碎片清理、在轨加注与维修等空间任务。图中为国产太空机械臂模型，我国已研制出空间机械臂，由一个臂展和6个关节组成，非常灵活，可以全方位进行目标捕获和操作。
事实上，机械臂已有70多年历史，诞生于20世纪40年代，目前主要应用在航天、喷漆、弧焊、医疗等。从“遨龙一号”到医疗领域可见的手术机器人，机械臂都不可或缺，占据着重要地位。
那么，不同机械臂是如何实现控制抓取呢？它与自由度有什么关系吗？
针对机械臂系统而言，一般机械臂系统主要由机械本体系统和控制驱动系统组成，对于机械臂控制系统而言，一般需要多台电机联动来实现控制。
下面针对不同类型的机械臂，了解一下它们的自由度结构。
太空机械臂
以太空机械臂为例，一般它分为舱内机械臂和舱外机械臂两大类。一般舱内机械臂尺寸不大。对于舱外机械臂而言，一般从几米到几十米。针对不同的任务需求，自由度从5个到10个不等。通过利用机械臂的定位功能，通过不同形势手爪的使用，可以完成对于航天器舱内和舱外不同目标的拾取、搬运、定位和释放。
工业机器人机械臂
在工业机器人领域，设计中一般采取6个自由度。前三个自由度用来确定位置，后三个来确定姿态，实现机械臂的控制。
手术机器人机械臂
在医疗领域，不同于普通机器人机械臂，手术机器人的机械臂往往需要很高的精度。手术机器人的机械臂运动过程中，机械臂必须实现平稳顺滑，能够快速响应指令。一般手术机器人结构需要根据手术环境来调整，这样才能满足手术的不同要求。
达芬奇外科手术机器人的系统中的每一个机械臂具有7个自由度。其中，每个微器械具有独立的4个自由度，机械臂提供3个自由度，这样器械末端具有7个自由度。整体来说，其具有很高的灵活性。
一般来说，随着机械臂的自由度增加，运动灵活性会增加。但是，自由度却并非越高越好。一般的专用机械手只有2～4个自由度，而通用机械手则多数为3～6个自由度（不包手指的抓取动作）。
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