https://ww2.mathworks.cn/help/physmod/sm/ug/joints.html
關節在模型中的作用
關節在物體之間施加主要的運動學限制，這些運動學限制決定了它們如何相對運動。關節可以是實體連接配接，例如線性液壓緻動器的殼體和軸之間的連接配接，也可以是虛拟連接配接，例如地球和月球之間的虛拟連接配接。在Simscape™Multibody™中，您可以使用關節塊對兩種連接配接類型進行模組化。
實體之間的實體和虛拟連接配接示例
Gear和Constraint塊在實體之間也施加了運動學上的限制。關節塊有何不同？雖然Gear和Constraint塊是根據它們在實體之間删除的DoF進行參數化的，但Joint塊是根據它們提供的DoF進行參數化的，這些子產品通過稱為關節圖元的子產品進行了設定。
聯合自由度
每個關節塊正好連接配接兩個物體。這樣的連接配接确定了相鄰實體可以共享的最大自由度或DoF。這些自由度的範圍從焊接接頭塊中的零到六自由度接頭和襯套接頭塊中的六個（三個平移和三個旋轉）。平移是指位置和旋轉的改變，也就是方向的改變。
聯合自由度是聯合機動性的量度。排除模型中的其他限制，具有更多自由度的關節可以使相鄰實體之間具有更大的運動自由度。聯合自由度也有數學解釋。它們是在仿真過程中每個時間步完全确定關節構型所需的最小狀态變量數。
考慮一個矩形接頭。該關節允許在平面中平移，是以具有兩個平移自由度-每個空間次元一個。在每個時間步長，關節配置完全由兩個狀态變量确定，即運動平面中的位置坐标[ x（t），y（t） ]。例如，這意味着您可以使用兩個位置輸入信号完全指定該關節的運動。
下表總結了各個關節塊提供的自由度。
關節處的實際自由度通常比僅關節所允許的數目少。當模型中其他位置的運動學限制限制了相鄰實體的相對運動時，就會發生這種情況。此類限制可能是由于齧合中的齒輪，由于運動學閉環中的其他關節而導緻的DoF禁止以及物體之間的固定距離和角度等因素引起的。
聯合基元
關節塊是關節圖元，各種基本而完整的關節的組合，您無法進一步分解這些關節-至少不會失去行為，例如絲杠接頭的旋轉-平移耦合。關節基元的數量範圍從“焊接關節”子產品中的零到“套管關節”子產品中的六。有五個聯合原語：
- 棱柱形—允許沿單個标準軸（x，y或z）平移。關節塊最多可以包含三個棱柱形關節基元，每個平移自由度一個。棱鏡基元标記為P *，其中星号表示運動軸，例如Px，Py或Pz。
- 旋轉—允許繞單個标準軸（x，y或z）旋轉。關節塊最多可以包含三個旋轉關節圖元，每個旋轉自由度一個。旋轉圖元标記為R *，其中星号表示運動軸，例如Rx，Ry或Rz。
- 球形-允許繞任何3-D軸[x，y，z ] 旋轉。關節塊最多包含一個球形基本體，并且永遠不會與旋轉基本體組合。球形圖元标記為S。
- 絲杠基元—允許在标準軸（例如z）上耦合旋轉和平移。該原語在一端的旋轉與另一端的平移之間轉換。接頭塊最多包含一個絲杠基元。絲杠圖元标記為LS *，其中星号表示運動軸。
- 等速萬向節—允許在相交但任意對齊的軸之間以恒定速度旋轉。關節塊包含不超過一個等速基元。等速圖元标記為CV。
該表總結了各種Joint塊提供的關節原語和DoF。