DOF

Die Freiheitsgrade (engl. Degrees of Freedom, DOF) eines Robotersystems bezeichnen die Anzahl unabhängiger Bewegungsachsen, die unabhängig voneinander gesteuert werden können. Ein einzelnes Drehgelenk liefert einen Freiheitsgrad; ein Schultergelenk mit Pitch, Roll und Yaw entsprechend drei. Die Summe über alle Gelenke ergibt die Gesamt-DOF des Roboters.

Mehr Freiheitsgrade ermöglichen feinere Bewegungen und mehr redundante Lösungen für Greif- und Laufaufgaben — sie erhöhen jedoch zugleich Gewicht, Energieverbrauch, Steuerungsaufwand und Wartungsaufwand. Aktuelle Plattformen humanoider Roboter bewegen sich typischerweise im Bereich von etwa 20 bis über 40 DOF, wobei Hände allein bis zu 20 zusätzliche Freiheitsgrade beitragen können. Konkrete DOF-Zählungen sind herstellerseitig nicht einheitlich definiert; bei Vergleichen ist auf Methodik und Hand- bzw. Fingerzählung zu achten (vorläufige Einschätzung).

DOF ist eng mit der Aktuator-Auslegung verknüpft: Jeder zusätzliche Freiheitsgrad erfordert mindestens einen Aktuator inklusive Sensorik. Steigende Komplexität schlägt sich in Inverse-Kinematik-, Trajektorienplanungs- und Regelungsanforderungen nieder.