機器人臂部是機器人的主要執行部件，其作用是支承手部和腕部，并改變 手部在空間的位置。機器人的臂部一般具有多個自由度，即伸縮、回轉、俯仰 或升降等。

機器人的臂部的結構形式需要根據機器人的運動形式、抓取質量、動作自 由度、運動精度、受力情況、驅動單元的布置、線纜的布置與手腕的連接形式等 因素來確定，其總質量較大，受力較復雜，其運動部分零部件的質量直接影響 著臂結構的剛度和強度。因此設計臂部時一般要注意下述要求：

(1)剛度要大。為防止臂部在運動過程中產生過大的變形，手臂截面形狀的選擇要合理。

(2)導向性要好。為防止手臂在直線運動中沿運動軸線發生相對轉動，設置導向裝置，或設計方形、花鍵等形式的臂桿。

(3)偏重力矩要小。要盡量減小臂部運動部分的質量，以減小偏重力矩和整 個手臂對回轉軸的轉動慣量和臂部的質量對其支承回轉軸所產生的靜力矩。

機器人運動學研究末端執行器位姿與關節變量的關系，包括正向運動學 和逆向運動學。由于空間連桿機構的復雜性，機器人的逆向運動學比正向運學要復雜得多。

機器人運動學的研究與空間機構學具有密切的關系，研究方法主要包括 圖解法和解析法兩大類。圖解法由于具有很強的局限性，因而沒有得到更多 的發展。Denavit 和 Hartenberg 提出使用齊次矩陣表示法來描述機構連桿間 的關系，該法后來經過Paul 的適當修正。D-H 矩陣法由于憑借單變量確定 相鄰連桿之間的變換矩陣，又有十分成熟的矩陣分析理論，被廣泛應用于機器 人的運動學問題。

從機構角度看，機器人由一系列關節連接起來的連桿所組成。把關節坐 標系固連在機器人的每一個連桿上，可以用齊次變換來描述這些坐標系之間 的相對位置和方向。而描述一個連桿相對于相鄰連桿之間關系的齊次變換矩 陣記為A 矩陣。如A₁ 描述第1個連桿相對于參考坐標系的位姿，A₂ 描述第2 個連桿相對于第1個連桿坐標系的位姿。則第2個連桿相對于參考坐標系的 位姿可用下述矩陣表示：

T₂=A₁A₂ (2-1)

類似地，A₃ 描述第3個連桿相對于第2個連桿的位姿，則第3個連桿相對 參考坐標系的位姿為

T₃=A₁A₂A₃ (2-2)

A₁,A₂,A₃ 矩陣之積稱為T₃ 矩陣。如此類推，若有一個六連桿機器人，則 有

T₆=A₁A₂ A₃A₄A₅A₆ (2-3)

機器人的末端執行器分別用3個自由度來確定其位置，3個自由度確定其 方向。用式(2-3)的T₆ 可以表示。如圖2-1所示的一個機器人手部，Oxyz 為絕對坐標系，用3個單位向量n, o 和a 描述機器人的姿態。 n 表示 法向量，其分量為T₆ 系的Ox 軸對 絕對坐標系的3個方向余弦；0表示 端面矢量，其分量為 T₆ 系 的Oy 軸 對絕對坐標系的3個方向余弦；a 表 示接近矢量，其分量為 T₆系 的Oz軸 對 絕 對 坐 標 系 的 3 個 方 向 余 弦 ，

表示手部執行器向被抓物運動的方向；P 表示 T₆ 系的原點在絕對坐標系中的 位置矢量。這樣，變換T₆