Stopnie swobody to liczba niezależnych ruchów, jakie może wykonać robot. Ramię robota, które przesuwa się w górę i w dół, ma jeden stopień swobody. Dodaj obrotową podstawę, a będzie miało dwa. Dodaj nadgarstek, który się przechyla i obraca, a liczba będzie rosła. Każdy stopień swobody odpowiada stawowi lub ruchomej osi.

W przestrzeni ciało sztywne ma sześć stopni swobody: trzy translacje i trzy obroty. Robot, który potrafi kontrolować wszystkie sześć, może ustawić i zorientować obiekt w dowolnym miejscu w swoim zasięgu. Mniej niż sześć oznacza, że ​​niektóre pozycje lub orientacje są niemożliwe. Więcej niż sześć oznacza, że ​​robot jest redundantny, co może być przydatne do omijania przeszkód.

Stopnie swobody w typowych robotach

• Robot SCARA: cztery stopnie swobody, szybki montaż.
• Sześcioosiowe ramię przemysłowe: sześć stopni, pełna kontrola położenia.
• Ramię humanoidalne: siedem stopni, zbędne jak u człowieka.
• Robot Delta: trzy stopnie, duża prędkość podnoszenia i umieszczania.
• Robot mobilny: trzy stopnie na podłodze, więcej z manipulatorem.

Więcej stopni swobody oznacza większą elastyczność, ale także większą złożoność. Każdy staw zwiększa masę, koszty i wyzwania związane ze sterowaniem. Kinematyka odwrotna, czyli określanie kątów stawowych zapewniających pożądane położenie, staje się trudniejsza wraz ze wzrostem liczby. Roboty redundantne mogą wybierać spośród wielu rozwiązań. Ta elastyczność pozwala im unikać osobliwości, czyli konfiguracji, w których obliczenia zawodzą i robot traci kontrolę. Stopnie swobody to proste pojęcie, które ma daleko idące konsekwencje dla tego, co robot może, a czego nie może zrobić.