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人的手臂、手腕、手掌、手指总共有十九个关节，共计27个自由度，因此机械手很难完成人所能完成的许多复杂动作，但在实际工业生产中，机械手所完成的动作并不复杂，故根本不需要机械手拥有这么多的自由度。图2-2a所示为机械手的主运动，它通过立柱和手臂的运动来实现，从而改变工件的空间位置。图2-2b所示为机械手的辅助运动，由手腕和手指的运动组成，该运动可以改变工件的方位。
（a）机械手主运动示意图
（b）机械手辅助运动示意图
图2-2 机械手运动示意图
手指的主要动作有夹紧和放松，手腕则主要做摆动等运动，手臂的动作主要包括升降和转动等，立柱大多只能横向移动，这些动作组合起来就形成了机械手的运动。
一般来说，机械手具有的自由度数越多，机械手就更容易完成一些难度更大的动作，所能应用的领域也越广，但与此同时机械手的结构也更加复杂，机械手的体积也会相应地增加，从而造成机械手制造难度的增大，文修起来十分困难，成本也会因此有着大幅度的提高。机械手的自由度数越少，其专用性也就越强，在技术上容易实现，而且结构也较简单，文修方便。因此要根据实际生产的需要来确定机械手的自由度数，不能随意为之[9]。
2．4 机械手坐标型式
2.4.1 直角坐标式
在图2-3中，机械手可沿X、Y、Z轴作直线运动，但无法转动，这种机械手便是直角坐标式机械手的典型代表。工件的位置成行排列时使用直角坐标式机械手搬运工件，这样可以最大限度地提高效率。直角坐标式机械手结构一般都比较简单，定位精度高，载重变化时其精度也不会受到影响，但由于其所占空间较大，因此其工作范围较小。
图2-3 直角坐标式
2.4.2 圆柱坐标式
在图2-4中，圆柱坐标式机械手有三个运动，即沿X轴、Z轴的平动以及绕Z轴的转动，而且具有四个基本动作:手臂伸缩、手臂绕Z轴转动、腰座沿Z轴移动、手爪夹紧。由此可以看出圆柱坐标式机械手工作范围较大，但不会因此而占据很大的空间