2025-01-23 资讯 0
在工科生心中，一个物体的自由度通常被认为是6个。这些自由度包括沿X、Y、Z三个轴的直线运动和绕这三个轴旋转。这一概念常见于三维空间中的物体处理。然而，这并不意味着机床必须具备6个自由度或6个轴才能进行任意角度加工。
传统的三轴机床虽然能够完成简单加工，但对于复杂形状部件或具有多孔结构的材料，其工具需要通过特殊夹具来实现不同方向上的接触，并且可能需要进行多次操作变换。而五轴联动数控机床则可以在单次装夹下完成高速、高精度加工，这主要是因为它允许刀具从任何角度接近工作件。
实际上，五轴数控机床并不是直接拥有六个自由度，而是通过控制刀具（或测头）的位置和姿态来实现工作件加工（或测量）。因此，关键问题在于如何描述刀具（或测头）的位置和姿态。
三轴数控机床仅通过X、Y、Z三个直线坐标值就能确定刀具（或测头）的位置和姿态。相比之下，五轴数控机床则包含两个额外的旋转軸A、B，它们可以让刀具从更复杂的角度对待工作件。在五轴加工中，由于这两个旋转軸，我们需要考虑到不仅要知道刀具位于哪些空间点，还要了解其朝向，即所谓“刀法矢量”。
这个矢量是一个单位向量，它代表了刀术在XYZ坐标系中的方向。由于这个矢量模长为1，所以所有可能存在的一个球面都是可行解。但我们可以用两个独立的旋转軸将其中一个点定位下来，就像地球经纬度一样，只需两种参数即可确定地球表面的任何一点。
至于为什么只有两个欧拉角而非三个，是因为我们只关注主导方向，而不考虑翻滚，因为翻滚不会改变主导方向下的切割路径。
总结来说，将自然界中的5-6自由度概念应用到人工智能行业发展趋势中，我们可以看到尽管传统思维倾向于认为更多自由性会带来更多可能性，但实际上，在特定的场景下，比如高精密化与复杂形状处理需求，更少但更精确控制的是一种更有效率的人类解决方案。此外，与图形学中欧拉角描述飞机姿态不同，在描述工具运动时，我们只需关注偏航与俯仰即可，因为翻滚对切割路径无影响。
