关节（运动副）

关节是两根连杆之间的连接，让它们能以受控的方式发生相对运动。没有关节，机器人就只是一尊僵硬的雕像；正是在关节处，才发生弯曲、转动和滑移。想想你的指关节、膝盖，或一扇门的铰链：每一个都把两个坚硬的部件连在一起，同时只允许某一种特定的运动，而挡住其余所有方向。工程师也把这种配对称为运动副，因为它是两个相互接触、相互约束的表面。

关节大致分为两大类，区别就在于两个部件是怎样接触的。低副是在一整片共有的表面上接触的——就像铰链包住一根销轴，或抽屉沿着导轨滑动——正是这种面接触，给出了平滑、定义清晰的运动，比如纯转动或纯滑动。高副则只沿一条线或在一个点上接触——就像一个齿轮齿压在另一个齿上，或一颗小球在沟槽里滚动——这种更单薄的接触，往往会允许更复杂的运动。大多数机器人关节都被特意做成低副，因为它们干净的单方向运动易于测量、易于用电机驱动，也易于计算。

对任何关节来说，真正要紧的是：它让一根连杆相对另一根有多少种相互独立的运动方式——也就是它的自由度。一个简单的铰链只允许一种（它只能朝一个方向转），而像你肩膀那样的球窝关节则允许三种。设计者通过决定用多少个关节、每个关节是哪一类，就确定了机器人所能达到的全部姿态范围。