二自由度旋轉運動(dòng)的系列腕部機構只有兩種組合，即轉動(dòng)鏈（RR）或萬(wàn)向（U）關(guān)節(圖1)，這兩種方法都是為了實(shí)現兩自由度的旋轉運動(dòng)。

被動(dòng)串行2自由度手腕：雖然不像單自由度被動(dòng)腕部假肢那么常見(jiàn)，但市面上有各種被動(dòng)鉸接的2自由度腕部。許多裝置由一個(gè)與旋轉器串聯(lián)的屈肌單元組成，形成一個(gè)U型關(guān)節。其中一種設備是OBRoboWrist ，它可以同時(shí)鎖住前旋和屈曲，當解鎖時(shí)，還可以通過(guò)轉動(dòng)手腕上的項圈來(lái)調節運動(dòng)產(chǎn)生摩擦阻力。MC屈曲腕同樣由可鎖定的旋前和屈曲機構組成，但使用彈性元件使手腕在解鎖時(shí)偏向于中性位置。其他商用腕關(guān)節假體通過(guò)使用受約束的球形關(guān)節來(lái)實(shí)現被動(dòng)的2自由度運動(dòng)，從而選擇了更簡(jiǎn)單，更緊湊的設計。如圖1(a)，圍繞球的圓周槽都用銷(xiāo)釘約束，因此僅允許彎曲和徑向偏離。圍繞套筒圓周的緊定螺釘用于調節接頭上的摩擦力，以提供更大的扭矩抵抗力。

身體驅動(dòng)串行2自由度：由于肌腱驅動(dòng)系統的性質(zhì)，隨著(zhù)假肢系統中自由度的增加，身體驅動(dòng)設備變得不實(shí)用，即每個(gè)致動(dòng)的自由度都需要至少一根肌腱。因此兩條電纜被布線(xiàn)到腕部假體中，以分別鎖定/解鎖并控制腕部的內旋和彎曲，其他電纜需要更多的線(xiàn)束以及相應的獨特運動(dòng)來(lái)“選擇”并向特定電纜施加張力，這可能會(huì )犧牲其他自由度的激活（例如終端設備的打開(kāi)和關(guān)閉）。

主動(dòng)式2自由度手腕：主動(dòng)串行2自由度手腕是假肢和機器人系統開(kāi)始重疊的點(diǎn)，類(lèi)似的設計可用于經(jīng)橈骨/跨肱骨假體和類(lèi)人機器人的手臂。就像被動(dòng)的2自由度腕一樣，一些主動(dòng)設計只是簡(jiǎn)單地將兩個(gè)1自由度的主動(dòng)單元串聯(lián)起來(lái)。假腕是由一個(gè)旋前關(guān)節和一個(gè)屈曲關(guān)節以這種方式組合而成。由于2自由度運動(dòng)無(wú)法完全復制人類(lèi)腕部的功能，因此一些腕部設計已實(shí)現屈曲和徑向偏差自由度之間的耦合。隨后提出的手腕設計提出了一種內旋單元，該內旋單元具有串聯(lián)的屈曲/偏離軸線(xiàn)串聯(lián)，其聯(lián)接軸線(xiàn)與標稱(chēng)屈曲軸線(xiàn)成35°，這些設計都表明了機械復雜性和擬人運動(dòng)之間的權衡。RIC臂是一種研究性的經(jīng)肱骨假體，設計在25%女性手臂的形狀范圍內，它利用位于前臂內的正交擺線(xiàn)針輪驅動(dòng)裝置向末端裝置提供旋前和屈曲。ToMPAW是一種設計成模塊化假肢測試平臺的研究設備（特別是用于肌電控制系統），采用了類(lèi)似的旋前和屈曲配置。人形機器人的手臂通常與經(jīng)肱骨假體相似，盡管它們的應用可能決定其設計所需的尺寸和附加功能。例如，軟銀機器人公司生產(chǎn)的“桌面”大小的NAO類(lèi)人機器人，旨在模仿人類(lèi)的運動(dòng)和手勢，但需要在一個(gè)小得多的包裝中實(shí)現這些目標，因此它使用微型馬達和G減速齒輪級實(shí)現旋前和手腕屈曲。

除了平面連桿機構外，許多平行機構的研究和設計都集中于創(chuàng )建具有兩個(gè)或更多自由度的機構。當這些機構為非平面機構時(shí)，無(wú)論是進(jìn)行3自由度平移運動(dòng)還是進(jìn)行2自由度旋轉運動(dòng)，都可稱(chēng)為空間連桿機構。隨后提出的并行機制都是有源設備。盡管無(wú)源并行機制可能會(huì )在其他情況下找到其用途，但在手腕設備中，只有主動(dòng)手腕似乎已合并了此類(lèi)機制。

主動(dòng)并聯(lián)2自由度：為了在并聯(lián)機構中實(shí)現2自由度旋轉運動(dòng)，可以將被動(dòng)U型關(guān)節與具有不同關(guān)節拓撲的多個(gè)致動(dòng)支腿平行放置。被動(dòng)U形關(guān)節限制了被致動(dòng)腿的運動(dòng)，這些腿通常是每個(gè)自由度串聯(lián)的G架連動(dòng)裝置，每個(gè)都有一個(gè)致動(dòng)器。這種方法在各種應用場(chǎng)合的手腕中得以實(shí)現。美國宇航局機器人2號的腕部采用U,2PSU并聯(lián)機構，U型關(guān)節將手部連接到機器人前臂，PSU連接通過(guò)P關(guān)節驅動(dòng)，差分驅動(dòng)屈曲和徑向偏移；太陽(yáng)跟蹤系統也采用了相同的機械結構。此機制的兩個(gè)應用程序之間的工作空間、打包約束和優(yōu)化目標是不同的。