Serbestlik derecesi (DoF)

Ne anlama gelir?

Mekanikte bir sistemin serbestlik derecesi, yapılandırmasını veya durumunu tam olarak belirlemek için gereken bağımsız parametre sayısıdır. Üç boyutlu uzayda rijit bir cisim en fazla altı serbestlik derecesine sahiptir: üç öteleme ve üç dönme. Menteşeli veya kayar eklem bir, silindirik eklem ise iki serbestlik derecesi sağlar.

Robotlarda bu sayı genellikle eklemlerin izin verdiği bağımsız hareket sayısıdır. Wikipedia'nın örneği, her biri bir serbestlik derecesi sağlayan altı eklemden oluşan seri manipülatördür; dolayısıyla toplam serbestlik derecesi altıdır.

İnsansı robotlarla ilişkisi

İnsansı robotun toplam serbestlik derecesi, gövde boyunca kontrol edilebilir eklem hareketlerinin toplamıdır: bacaklar, bel, kollar ve bazı tasarımlarda eller, bilekler, boyun ve baş. Wikipedia'nın insansı robot maddesi, daha fazla serbestlik derecesinin robota daha fazla hareket yedekliliği ve dolayısıyla daha geniş görev yelpazesi kazandırdığını belirtir. Yüksek toplam bir tasarım özelliğidir; robotun belirli bir görevi iyi yaptığına kanıt değildir.

Unitree'nin G1 modeli, toplamın nasıl oluştuğunu gösterir. Temel sürümün serbestlik derecesi 23 olarak listelenir: her bacakta altı, her kolda beş ve belde bir. EDU sürümü isteğe bağlı bel, el ve bilek eklemleri ekler; Unitree toplamı seçeneklere göre 23 ile 43 arasında belirtir.

Sayım ve terminoloji konusunda dikkat edilecekler

Toplamlar yalnızca aynı parçalar sayıldığında karşılaştırılabilir. G1 örneğinde görüldüğü gibi eller, bilekler ve bel eklemleri yaygın fark kaynaklarıdır: temel toplam elleri dışarıda bırakır, EDU aralığı ise isteğe bağlı el ve bilek eklemlerini içerir. Bir toplamın neyi içerdiğini her zaman notta kontrol edin.

Eylem uzayı boyutları eklem sayıları değildir. Figure, Helix modelinin 200 Hz'de 35 serbestlik dereceli bir eylem uzayını koordine ettiğini ve üst gövdeyi kontrol ettiğini söyler. Bu sayı, denetleyicinin çıktısını tanımlar; bu çıktı robotun mekanik eklemleriyle bire bir eşlenmeyebilir.

Daha fazla serbestlik derecesi otomatik olarak daha iyi değildir. 2025 tarihli bir arXiv makalesi, insan ve robot ellerini karşılaştırır ve robotların antropomorfik ellere ihtiyacı olup olmadığını sorar; özeti, parmak ve serbestlik derecesi sayısını kopyalamak yerine sağlamlığı ve yumuşaklığı tercih eder.

humanoidversus.com üzerindeki sayılar nasıl yorumlanmalı?

Toplam serbestlik derecesi alanı, üreticinin veya atıf yapılan kaynağın temel ya da en yaygın sürüm için verdiği toplamdır. Not, ellerin dahil olup olmadığını ve EDU veya başka bir varyantın neler eklediğini belirtir. null, kaynağa dayanan bir toplam bulunmadığı anlamına gelir; sıfır anlamına gelmez.

Güncel sıralama, robotları Toplam serbestlik derecesi değerine göre sıralar; eller farklı biçimlerde sayıldığı için El başına serbestlik derecesi ayrı gösterilir. Toplamları, bileklerin veya uç efektörlerin sayılıp sayılmadığı gibi kapsam ayrıntılarını nottan kontrol ettikten sonra karşılaştırın.

Ek okuma

Arka plan için Wikipedia'nın mekanikte serbestlik derecesi ve insansı robot maddelerine, Unitree'nin G1 ürün sayfasına, Figure'ın Helix duyurusuna ve Fabisch ve meslektaşlarının antropomorfik ellerle ilgili 2025 tarihli arXiv makalesine bakın.