青龙机器人智能作业详解：如何作业（机械臂构型篇）

什么是冗余机械臂

冗余机械臂是指机械臂的自由度多于完成特定任务所需的自由度。这种设计可以使机械臂在执行任务时具备更多的灵活性和冗余度，能够在环境复杂或受限的情况下找到多种可能的运动路径。
通常来说，机械臂的自由度等于其关节的数量，每个关节提供一个独立的运动轴。一个典型的三维空间定位任务需要至少六个自由度：三个用于位置（X, Y, Z），三个用于姿态（Roll, Pitch, Yaw）。当机械臂拥有超过六个自由度时，它就被认为是冗余的。
冗余机械臂构型三轴正交型
三轴正交型（S-R-S）即Spherical-Roll-Spherical，意为机器人基座端三个关节与末端三个关节分别相交于一点，可视作球关节，而中间的一个关节是旋转关节。通常，将基座端的等效得到的球关节称为肩关节（Shoulder），末端等效球关节称为腕关节（Wrist），而中间的旋转关节称为肘关节（Elbow）。

连续三轴平行型

连续三轴平行型由六自由度构型的二三关节之间加入一个俯仰轴得到的，会在第二三四关节形成连续三轴平行的关系。
为什么选择冗余机械臂

青龙机器人构型上选择了三轴正交型结构，为拥有多余的自由度，使其能够执行一系列附加任务，如避开障碍物、避免奇异和关节限位、优化关节力矩以及提高操作灵活性等。这些能力使机械臂能够更安全、高效地在复杂环境中工作。同时，仿照人类手臂的设计，这种机械臂能更自然地与人类环境和任务相适应，非常适合人机协作的应用场景。

如图所示，肩关节（0、1和2）可以看作是一个虚拟的球形关节，因为这些关节轴在一个点上相交。肘关节（3和4）、腕关节（5、6和7）也有相同的结构。此外，两个相邻的关节轴被垂直放置。