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标题: 自由度概念求详解 [打印本页]
作者: alone1234    时间: 2015-2-28 17:40
标题: 自由度概念求详解
机械设计中为什么引入自由度概念，有什么作用？
作者: 357909998    时间: 2015-2-28 18:30
自由度指的是力学系统的独立坐标的个数。它的引入简化了物体位置的确定方式。同时，在机械设计中对物体定位准确度也有很重要的帮助。
' m& k' n3 |+ p0 n; {% G学的浅薄，仅此而已。
作者: alone1234    时间: 2015-2-28 19:32
本帖最后由 alone1234 于 2015-2-28 19:51 编辑 0 m2 ?& M  V" R
357909998 发表于 2015-2-28 18:30 0 [/ f/ ]  m. c% e1 D
自由度指的是力学系统的独立坐标的个数。它的引入简化了物体位置的确定方式。同时，在机械设计中对物体定位 ...
+ Q# l+ f  B( S4 L0 g+ k1 p
理论上讲，一个机构具有六个自由度，即分别沿x y z 轴的平动，和分别绕x y z 轴的转动，就可以到达一定范围的任意位置并且摆出各种姿态，但在实际的设计中往往会超出六个，这是不是所谓的冗余呢？具有冗余度的机器人有什么优势呢？还有如果计算出机构具有六个自由度，如何判断这个机构分别具有上述的六种自由度，而不是有一个或者更多的重复的自由度呢？( ]* ]: N5 E' H1 {1 a: G% Y
6 H: s$ @3 H; ~! o
作者: footleft    时间: 2015-2-28 19:32
怎样的人才会问这样的问题？文科生毕业后转行做机械设计？还是出租车司机转行做机械工程师?最最希望的是高中毕业自强不息、自学不坠青云之志的有志青年。(那也应该先读些基础知识才好啊)
作者: alone1234    时间: 2015-2-28 19:34
footleft 发表于 2015-2-28 19:32
0 B5 [/ l3 f/ Q3 {6 M) G: c0 D- j怎样的人才会问这样的问题？文科生毕业后转行做机械设计？还是出租车司机转行做机械工程师?最最希望的是高中 ...

% H% s- z9 C7 x& X' O自己学着想做工业机器人机械臂，希望大神给些指点
6 d3 y( V6 }' |& F& J; R
作者: bbk1    时间: 2015-2-28 20:30
”实际设计中超过6个自由度。“无法想象。。。。我只知道按需要限制自由度。。。
作者: alone1234    时间: 2015-2-28 20:39
bbk1 发表于 2015-2-28 20:30
; m* x6 s9 U. Z; P/ E" T" Y”实际设计中超过6个自由度。“无法想象。。。。我只知道按需要限制自由度。。。
+ I8 Y4 E; F) D$ K* e3 A2 n
不是要增加自由度来增加机械臂在有限空间的灵活度吗？& E- {4 N' R+ ~- k3 q. G5 |
作者: bbk1    时间: 2015-2-28 20:45
本帖最后由 bbk1 于 2015-2-28 20:56 编辑
9 t6 L# A7 \+ F# @
alone1234 发表于 2015-2-28 20:39 ; a3 Y; H5 E3 R8 ]* {
不是要增加自由度来增加机械臂在有限空间的灵活度吗？
, T1 }4 P! G7 D  g
  a& ^4 m3 m5 J# }' u. ^/ |$ L6 N
就算你增加自由度，也属于6个自由度之内吧？机械臂总需要“生根”吧？这样你至少需要限制一个方向的平移自由度，以及两个转动自由度，不同机构的自由度不能混算吧？8 l4 @! \9 D5 x
没接触过机械臂，按仅有的一点机械原理知识回答的，不一定正确。
作者: alone1234    时间: 2015-2-28 20:53
bbk1 发表于 2015-2-28 20:45 $ r9 r) R8 f& b' |
就算你增加自由度，也属于6个自由度之内吧？
" Y3 ]0 U1 N5 s6 a# a% O
有可能有两个或者更多的自由度是完成同一种运动，比如沿x轴的平动，或者虽然你算出来是六自由度，但其中有可能有两个或者更多的自由度是完成同一种运动，比如沿x轴的平动，这样的话虽然是六自由度，却不能达到我们的要求
作者: bbk1    时间: 2015-2-28 21:01
本帖最后由 bbk1 于 2015-2-28 21:03 编辑
6 }+ A0 a: H9 @% a
alone1234 发表于 2015-2-28 20:53 3 g/ o4 q/ I* `
有可能有两个或者更多的自由度是完成同一种运动，比如沿x轴的平动，或者虽然你算出来是六自由度，但其中有 ...
- f( A9 F# G3 g! e, |0 z' f3 g& g

+ K% O& b4 U& ~5 x5 o& O+ k重新翻了一下机械原理书，我好像错了。我把机构的“总自由度”和“局部自由度”搞混淆了。抱歉。0 p; \0 o" |) V5 p9 e
但是我发现你也有点概念不清。。 不是多个自由度完成运动。我觉得应该是多个运动副合成运动。
* T% }& E9 D$ I7 K/ t# x并且，我觉得在3维空间中，一个坐标系中就只有6个自由度。
作者: alone1234    时间: 2015-2-28 21:23
自由度不是就是通过运动副计算得到的吗？
作者: alone1234    时间: 2015-2-28 21:24
bbk1 发表于 2015-2-28 21:01
/ O; n2 w, g' e" J, D/ I重新翻了一下机械原理书，我好像错了。我把机构的“总自由度”和“局部自由度”搞混淆了。抱歉。
6 _0 b& m1 s" \# }/ L7 [但是 ...

7 l# b  d, ^* F自由度不就是通过运动副计算得到的吗？
# a3 ?$ I' }5 [4 V; @7 _
作者: 寂静天花板    时间: 2015-2-28 22:25
6个以上自由度，哪部教材这么写的，楼主已经颠覆机械原理常识了，可以拿诺贝尔奖了* V/ Z) F' H4 f& |
[attach]346083[/attach]0 ^9 X8 q' x& C7 F
作者: bbk1    时间: 2015-2-28 22:39
alone1234 发表于 2015-2-28 21:24 2 f; d4 u/ g# W6 }: c
自由度不就是通过运动副计算得到的吗？

7 v6 i. Z  \( d2 S5 U" P; S你基本概念都没有弄清楚。。。机械原理第一章。这个我不知道怎么说了。机构、构件、零件、约束、运动副。
作者: wdn36409    时间: 2015-2-28 23:01
本帖最后由 wdn36409 于 2015-2-28 23:07 编辑 # o8 b# f" S) w

4 D# t- G5 ?" o8 C9 S: x; ^简单地说：3 e0 Y8 u0 k  w" A
f=3n-2pL-pH=?,,,,,,f=1,才能使你设计的机构朝着要得唯一的方向运动。
8 M  x0 @% `8 E7 ^1 N式中：f——自由度，n——机构件数，pL——低摩擦副，pH——高摩擦副。0 c7 I* e( e9 S$ b" J
f=1，用一个驱动器即可。
作者: alone1234    时间: 2015-2-28 23:30
wdn36409 发表于 2015-2-28 23:01 $ y! y* J1 R+ {. o8 {
简单地说：; y# `2 E. x+ g& b1 M
f=3n-2pL-pH=?,,,,,,f=1,才能使你设计的机构朝着要得唯一的方向运动。" K/ d; H. R. [& F8 V: o, w
式中：f——自由度，n— ...
. K, p" P7 C0 \2 A, c
自由度等于几就需要几个驱动器吗？& v4 u# k$ h! ]; @
作者: alone1234    时间: 2015-2-28 23:41
寂静天花板 发表于 2015-2-28 22:25   R# A# _  ]. j0 p4 t/ G4 Z
6个以上自由度，哪部教材这么写的，楼主已经颠覆机械原理常识了，可以拿诺贝尔奖了

9 }; |! b1 ~% j3 ^2 J& N2 I( h+ `一个独立的构建当然最多有六个自由度，但是具有多个运动服的机构呢？- W) l, `, e8 |; L4 E
作者: 寂静天花板    时间: 2015-3-1 08:17
有书不翻，不搞懂基本概念，在这瞎问什么个劲。
6 k% P8 u3 {6 l0 ^& ^3 M' W[attach]346084[/attach][attach]346085[/attach][attach]346086[/attach][attach]346087[/attach]
作者: alone1234    时间: 2015-3-1 08:37
寂静天花板 发表于 2015-3-1 08:17 ; H1 \* y1 u+ f
有书不翻，不搞懂基本概念，在这瞎问什么个劲。
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那我问你w有没有可能大于六？
作者: 阿强加油    时间: 2015-3-1 10:20
机构是用来传递运动和力的，不仅机构的各构件要相对于机架能运动，而且当给定一个或数个独立运3 v9 B! d% J& j: b0 b
动时各构件的运动是确定的。 这样的机构就具备了确定的运动，  J0 o, ]& N& g. T1 ]5 ^. a
才能有效地传递运动和力。 我们把机构中各构件相对于机架的所+ D+ h" h; w! w
能有的独立运动的数目称为机构的自由度。 显然机构的自由度与
- h3 p! Q( H6 b4 L+ @构件的总数、 运动副的类型和数量有关，以下仅讨论平面机构的自  ^& R* J; [0 g* _
由度。
5 g7 J" f; [  r0 Q8 q4 S设某一平面机构，除机架外共有个构件，即所谓的活动构2 e: [$ J8 D4 @; P
件。 又有PL 个低副和PH 个高副，它们把活动构件之间、 活动构8 b5 y5 D0 [3 V( A2 b! R& }
件与机架之间联接起来。 这N个活动构件在未用运动副联接之
: F' R0 R/ T% D' k" t1 }, U前共具有3N个自由度，当用PL 个低副和PH个高副联接之后，便
' H9 q4 {( \6 J4 v' D6 h受到2 PL+ PH 个约束（每个低副引人两个约束，每个高副引人一
  V% }/ I# T5 y9 R7 d6 A$ [个约束）。 显然，各构件相对机架的独立运动数，亦即机构自由度，
2 s" c0 h( f' X4 c8 R应为活动构件自由度的总数与运动副引人的约束总数之差，即! P; G% o! s. g6 H9 X
F= 3 N一2P L 一PH . I/ z2 h4 h$ \' v* a
作者: alone1234    时间: 2015-3-1 14:18
寂静天花板 发表于 2015-3-1 08:17
) y7 j/ I/ T$ q% z2 I( d有书不翻，不搞懂基本概念，在这瞎问什么个劲。

9 |+ \  }5 C8 \+ E9 {; m# z: l/ O8 x我是诚心提问学习的，我有什么错误的地方请直接指出，证明你的实力，请勿吐槽
作者: BULINGBULING    时间: 2015-3-1 23:19
寂静天花板 发表于 2015-3-1 08:17 7 k; r: a( F2 e" b5 u
有书不翻，不搞懂基本概念，在这瞎问什么个劲。
! M' y( U- ]& n7 U  t2 g& ?/ Z
教育的是，但他是在学习，他是在说出他的问题他的理解，要么帮他解决，要么就教会他，君以带情绪回帖，望君思量自身
作者: bbk1    时间: 2015-3-5 21:30
本帖最后由 bbk1 于 2015-3-5 21:38 编辑
1 U  H3 Y" x& L" O8 U3 j' I# p* a( A6 W( _
机械手的自由度可以大于6。叫冗余自由度。# Z' [% t6 Z1 m3 {0 m8 n' ~! z4 h) m
由于一般机构的原动件都是和机架相连的，对于这样的原动件，只能给定一个独立的运动参数。在此情况下，为了使机构具有确定的运动，则机构的原动件数目应等于机构的自由度数目。4 b4 l9 N3 T5 E7 y2 D4 U$ Y* g
这些都是《机械原理》里面的基本知识。楼主我建议你找本书看看。再在网上看看视频教程。



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