现在用的最多的工业机器人一般都是六轴的，但是人机协同机械手有七个自由度，我一直不明白为什么。直到最近在知乎上看到一个问题：一个人的手臂(腕关节到肩关节)有多少自由度？这才发现原来的七自由度才是人类手臂的真正还原。人的手臂(腕关节到肩关节)有多少自由度？我想大部分人都没有想过，更不知道有哪些自由度。就算是工科生也不一定能解释清楚。没想到知乎里有人这么专业有哲理的回答这个问题，忍不住想分享一下这个答案。知乎网友硕阳回答了这个问题，答案如下：说实话，我对机器人操控还是挺熟悉的，但是楼上的几个答案我一看就看不懂。不是黑，但是非专业人士很难理解。让我试着用通俗的语言解释一下。首先，问题的答案是：数数就好！
七个自由度有人问5和6是不是一样的。5是转动钥匙时唯一转动的关节，力量来自前臂两个桡骨的扭转；6是你把鼠标放在桌面上用手转动时唯一能转动的关节。力量来自手腕的转动。
至于为什么人类的手臂有七个自由度，而不是八六个，可能是因为上帝非常了解机器人控制。尽量简单介绍一下吧。首先介绍一个定理：一个六自由度的机械手不能在保持末端机构三维位置不变的情况下，在空间从一种构型变换到另一种构型。这个定理乍一看很难理解，所以我们可以考虑一个更简单的情况：
在这张图片中，机器人的手臂由一个底座、两个关节和两个连接器组成(想象一下打开一个指南针，用手指捏住一端)。
能否在平面上保持上端机构位置不变的情况下，将机器人从“左”的状态扭转到“右”的状态？答案是否定的，无论如何移动两个关节，运动过程中末端机构的位置肯定会发生变化。读者也可以试着移动桌子上的两支笔。
同样，对于6自由度机械手，即使两种构型对应的末端机构的三维位置相同，机械手也无法在从一种构型移动到另一种构型时保持末端机构不动。如果有人在电视上看到过工业机器人焊接什么东西，会发现当它焊接在同一个位置时，整个东西一会儿这里一会儿那里地扭曲，看起来非常酷。
其实这只是因为，虽然焊接只是想改变末端机构的方位，而不改变末端机构的位置，但是由于定理的限制，它不得不后退一点，然后用各种方式扭动，以保证在移动末端机构方位的过程中不会撞到东西，因为末端机构的三维位置在移动时肯定会移动。如果它能随便转一点点，就能达到目的，要把整个事情转个凉还需要付出努力……但是多一个自由度就不一样了。想想开门时转动钥匙的动作。在这种情况下，人手臂的末端机构(手)的三维位置没有变化(始终在钥匙孔的前面)，但是末端机构(手)的三维旋转发生了变化(转动钥匙)。人们能够实现这个简单的动作，是因为我们的手臂有七个自由度。说到这里，读者可能看到，唉，我理解我的终端机构有六个自由度(三维位置和三维转动)，而我作为机械手的手臂有七个自由度。这两个自由度看起来不一样，但是数量是7-6=1，所以我可以用这一个自由度来拧钥匙。如果上帝把我们的手臂设计成有六个自由度，那么人转动钥匙的动作就会非常夸张。不用转手腕就可以拧钥匙，感觉一下。那么为什么不给我们更多的自由呢？
因为自由度越多，机械手的刚性越差。如果我们的手臂有八个自由度，受伤的概率会高很多。虽然没有生物学研究证明这一点(世界上没有8自由度的生物体)，但是对机器人的研究可以证明这个问题。所以7是最好的选择。不知道是不是圣经把7当成了最好最神圣的数字，一周有七天，和人的手臂有七个关节有什么关系。这个回答既专业又有意义，同时又是那么的通俗易懂。真想对大神网友说，请收下我的膝盖。
