机构“自由度”和“活动度”的新见解

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1、机构洎由度，和“活动度，的新见解丁希仑，徐坤(北京航空航天大学机器人研究所，北京100191)摘要：针对《机械原理》和《机器人学》中“自山度”这一概念存在的二意性，引入了“活动度"这一概念，重新定义了机构学中的由度”和“活动度”，并定义了独立活动度、局部活动度、从动活动度和限制活动度。活动度体现的是整个机构的构成，独立活动度、局部活动度体现的是机构的输入特性，而自由度为机构的输出特性，从而区分了“自由度"、“活动度"，明确表示了机构的输入输出特性。关键词：机构；自山度；活动度中图分类号：TH111NewInsig

2、htonDegreeofFreedomandMobilityofMechanismsDINGXilun,XUKun(RoboticsInstitute,BeihangUniversity,Beijing100191)Abstract:Inthispapertheconcept:degreeofmobility(DOM)isintroducedbecausethedegreeoffreedom(DOF)ofmechanismshastwomeanings.InthispaperDOFofmechanismsandD

3、OMofmechanismsareredefinedandgivesthedefinitionsofindependentDOM,partialDOM,passiveDOMandlimitedDOM.TheDOMindicatesthestructureofthemechanism・TheindependentDOMandpartialDOMreflecttheinputtingcharacterofthemechanismandDOFreflectstheoutputtingcharacterofthemech

4、anism・TheDOFandDOMclearlyshowtheoutputtingandinputtingcharacterofmechanisms.Keywords:mechanism;degreeoffreedom;degreeofmobilityo引言“自由度”是《机械原理》和《机器人学》屮重要的概念，其分析和计算是《机械原理》和《机器人学》中的重要问题。然而“自由度“1®这一概念在这两门学科中一H存在二意性：其一方面表示机构的输出特性，另一方面又表示机构的输入特性。虽然我们在阅读的时候根据上下文可以分析

5、岀“自rh度”所指的具体意思，然而-•个“Hrh度”代表两种不同意思对我们的学习、教学和写作带來诸多不便。国外学者引入了“活动度"2】这一概念，然而也没有明确区分机构的“口由度”和“活动度”的区別，在很多时候机构的“口由度”和“活动度”这两个概念混用，因此需要明确机构学屮“门由度”和“活动度”这两个概念。1机构“自由度”和“活动度"的定义和其二意性1980年，JosephEdwardShigley等人编著的《Theoryofmachinesandmechanisms^(ij一书中给出的"自由度''或"运动度''的

6、概念是：Oneofthefirstconcernsineitherthedesignortheanalysisofamechanismisthenumberofdegreesoffreedom,alsocalledthemobilityofthedevice・Themobilityofamechanismisthenumberofinputparameters(usuallypairvariables)whichmustbeindependentlycontrolledinordertobringthedevic

7、eintoaparticularposition.书中将“自由度'等效为“活动度”。根据1989年JohnJ.Craig编著的《IntroductiontoRobotics》121基金项目：高等学校廊士学科点专项科研基金(200800060009)作者简介：丁希仑，(1967-),男，教授，主要研究方向：机器人机构，柔性变胞机构，空间机器人等.E-mail:xlding@buaa.edu.cn屮的定义：Thenumberofdegreesoffreedomthatamanipulatorpossessesisth

8、enumberofindependentpositionvariablesthatwouldhavetobespecifiedinordertolocateallpartsofthemechanism.我们可以看出,机器人的自由度就是机器人机构的自由度。2003年,