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從太空機器人到醫療領域可見的手術機器人，機械臂都不可或缺，占據著重要地位。那么，不同機械臂是如何實現控制抓取呢？它與自由度有什么關系嗎？

據悉，太空機械臂，實現類似人手臂的功能。融合了機械、電子、控制及信息等多學科技術，是一個機、電、熱、控一體化的高度集中的空間機電系統。通過搭載火箭，它能執行空間碎片清理、在軌加注與維修等空間任務。圖中為國產太空機械臂模型，我國已研制出空間機械臂，由一個臂展和6個關節組成，非常靈活，可以全方位進行目標捕獲和操作。

事實上，機械臂已有70多年歷史，誕生于20世紀40年代，目前主要應用在航天、噴漆、弧焊、醫療等。從“遨龍一號”到醫療領域可見的手術機器人，機械臂都不可或缺，占據著重要地位。

那么，不同機械臂是如何實現控制抓取呢？它與自由度有什么關系嗎？

針對機械臂系統而言，一般機械臂系統主要由機械本體系統和控制驅動系統組成，對于機械臂控制系統而言，一般需要多臺電機聯動來實現控制。

下面針對不同類型的機械臂，了解一下它們的自由度結構。

太空機械臂

以太空機械臂為例，一般它分為艙內機械臂和艙外機械臂兩大類。一般艙內機械臂尺寸不大。對于艙外機械臂而言，一般從幾米到幾十米。針對不同的任務需求，自由度從5個到10個不等。通過利用機械臂的定位功能，通過不同形勢手爪的使用，可以完成對于航天器艙內和艙外不同目標的拾取、搬運、定位和釋放。

工業機器人機械臂

在工業機器人領域，設計中一般采取6個自由度。前三個自由度用來確定位置，后三個來確定姿態，實現機械臂的控制。

手術機器人機械臂

在醫療領域，不同于普通機器人機械臂，手術機器人的機械臂往往需要很高的精度。手術機器人的機械臂運動過程中，機械臂必須實現平穩順滑，能夠快速響應指令。一般手術機器人結構需要根據手術環境來調整，這樣才能滿足手術的不同要求。

達芬奇外科手術機器人的系統中的每一個機械臂具有7個自由度。其中，每個微器械具有獨立的4個自由度，機械臂提供3個自由度，這樣器械末端具有7個自由度。整體來說，其具有很高的靈活性。

一般來說，隨著機械臂的自由度增加，運動靈活性會增加。但是，自由度卻并非越高越好。一般的專用機械手只有2～4個自由度，而通用機械手則多數為3～6個自由度（不包手指的抓取動作）。