background image

2.6.2

Βαθμοί ελευθερίας και κινητικότητας

Ως βαθμός ελευθερίας (Degrees Of Freedom) (DOF) ορίζεται ο αριθμός των ανε-

ξάρτητων μεταβλητών θέσεων ενός ρομποτικού βραχίονα. Ο βαθμός ελευθερίας για

κάθε σχηματισμό θα πρέπει να είναι γνωστός και μονοσήμαντα ορισμένος, έτσι

ώστε να είναι εφικτός ο προσδιορισμός της θέσης των τμημάτων που τη συνιστούν.

Πρόκειται για μια γενική αρχή, που εφαρμόζεται σε όλους τους μηχανισμούς. Ένα

αντικείμενο λέγεται ότι έχει n DOF εάν η διαμόρφωση του μπορεί να καθοριστεί

στο ελάχιστο από τις παραμέτρους n. Κατά συνέπεια, ο αριθμός DOF είναι ίσος με

τη διάσταση του χώρου διαμόρφωσης. Για ένα ρομποτικό χειριστή, ο αριθμός των

αρθρώσεων καθορίζει τον αριθμό DOF. Ορισμένες εφαρμογές, όπως η προσέγγιση

γύρω η πίσω από εμπόδια, μπορούν να απαιτήσουν περισσότερους από έξι DOF.

Ένας χειριστής που έχει περισσότερους από έξι DOF αναφέρεται ως κινηματικά

περιττός.

Σε ένα ρομποτικό βραχίονα, επιπλέον των βαθμών ελευθερίας, υπάρχουν και

οι βαθμοί κινητικότητας. Οι βαθμοί κινητικότητας ταυτίζονται σε πλήθος με τις

αρθρώσεις του ρομπότ, ενώ το είδος των εργασιών που πραγματοποιεί το ρομπότ

καθορίζουν το βαθμό ελευθερίας του. Κατά συνέπεια, δεν είναι απαραίτητο να

ταυτίζεται ο βαθμός ελευθερίας με το βαθμό κινητικότητας, σε όλες τις εργασίες.

Ωστόσο, υπάρχουν και διεργασίες όπου το πλήθος των βαθμών είναι ίσο μεταξύ τους,

για παράδειγμα ένα άκαμπτο αντικείμενο σε τρισδιάστατο χώρο έχει έξι DOF, τρεις

για τον προσδιορισμό θέσης και τρεις για τον προσανατολισμό. Επομένως, ένας

χειριστής πρέπει τυπικά να κατέχει τουλάχιστον έξι ανεξάρτητους DOF, δηλαδή να

αποτελείται από έξι αρθρώσεις και κατά συνέπεια ίσους βαθμούς κινητικότητας.

Με λιγότερους από έξι DOF ο βραχίονας δε μπορεί να φθάσει κάθε σημείο στο

χώρο εργασίας του με τυχαίο προσανατολισμό.

81