DOF (自由度) - 定義

DOF (Degrees of Freedom) は、力学、ロボット工学、オートメーション、および物理システム解析で使用される用語で、空間における物体の位置と向きを一意に記述する独立したパラメータの数を表す。各自由度は、座標系の特定の軸で独立した並進運動または回転運動を行う能力に対応する。

物体の文脈では、自由度の数は、3つの空間次元における並進と、ある軸を中心とした回転の可能性に関連している。空間内を移動する物質点では、これらは変位のみであるが、剛体ではさらに回転がある。マルチボディメカニズム、産業用ロボット、ダイナミックシステムなどの複雑なシステムでは、自由度によって個々の部材の動きの複雑さと制御の範囲が決まります。

ロボット工学では、DOFはロボット](/jp/ja/news/library-articles/page/69554/) または作業端の操作能力[を定義し、作業空間における特定の位置や向きを達成する能力に直接的な影響を与える。動的制御やモデリングシステムでは、自由度の数によってシステムの動きを記述する方程式の数が決まり、解析や設計の複雑さに影響する。

有限要素解析（FEA）のような工学および計算科学では、自由度という用語は、計算グリッドの節点における変位を記述する変数を指す。その他、統計学では、自由度の数は、モデルパラメータを推定する際に自由に変化することができる独立した値の数に関連しています。

DOFの意味は領域によって異なりますが、すべての場合において、システム、その動き、または挙動を記述する独立変数の数を指します。

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