运动链究竟是什么
机器人手臂并不是一整块实心物体，而是一排坚硬的部件——称为连杆——由可动的铰链和滑块连接起来，这些铰链和滑块称为关节。把若干这样的部件依次连接起来，就得到一条运动链：一串刚体，其中每个关节都让后一个部件相对于前一个部件运动。
你自己的手臂就是最清晰的例子。上臂、前臂和手掌是连杆；肩、肘、腕是关节。每个关节都增加一种运动方式，它之后的部件会随之运动。转动肩膀，整条手臂都会摆动；只弯曲手腕，就只有手掌转动。这就是运动链在起作用：沿着链条往下走，运动会逐级累加。
关节有多种类型，但两种就涵盖了大多数机器人。转动关节做旋转运动，像合页或你的肘部；移动关节沿直线滑动，像抽屉或可伸缩的杆。无论用哪种，规则都一样：连杆承担结构，关节承担运动，而你把它们串接的顺序决定了整体能做什么。
开链与闭链
关键的分岔点就在这里。一旦有了运动链，就问一个问题：它是否绕回自身闭合，还是末端自由悬空？答案把所有机器人机构分成两大家族，即开链与闭链。
开链是末端自由的手臂。从基座沿着它走，一路到达末端而不会绕回——就像你的手臂从肩膀一直伸到指尖。最远的那一端、夹爪或手所在之处，就是末端执行器：真正接触外部世界的部件。除了它身后的链条，没有任何东西固定它。
闭链则绕回自身。在下游的某处，连杆重新汇合，形成一个环，而不是自由末端。经典的例子是四杆机构：四根连杆和四个关节排成一个闭合回路，从钳子到汽车悬架，背后都是这种结构。你的身体也会这样。双脚站定，你就构成了一个闭合回路——地面、左腿、髋部、右腿、再回到地面——这正是为什么双脚站立比把一条腿悬在空中要稳得多。
权衡：触及范围与刚度
为什么这个回路如此重要？因为开链和闭链在机构最看重的两件事之间做了取舍：它能伸多远，以及它握得多牢。
开链触及范围大、运动自如。由于末端自由，每个关节都能各行其是，因此末端可以在一个宽广慷慨的工作空间中挥动，并扭转成别扭的姿态——想想伸手到架子后面去够东西。但这种自由是有代价的：每个关节都把自己的微小晃动叠加在前一个之上，整条手臂在受力时会弯曲。推一下末端，它就会让位，像鱼竿一样弯下去。
闭链刚度高但受约束。由于回路通过不止一条路径把运动部件连到基座，载荷会分摊到若干连杆上，而不是沿单一手臂传递。结果就是刚硬而精确——受力时几乎不弯曲——而且相对于自身尺寸往往能承载大得多的重量。代价是自由：回路把各部件锁在一起，它们便无法再独立运动，末端能触及的区域也随之缩小。
所以问题很少是「哪个更好」，而是「你要解决哪个问题」。需要给整个车身喷漆，或伸进杂乱的料箱去取件？选触及范围大的开链手臂。需要把摄像头或切削刀具稳如磐石地精确定位？选刚硬的闭链回路。你画下的那个回路，本质上是在触及范围与刚度之间下的一个赌注。