尤拉角中萬向鎖問題簡單理解

2021-10-23 06:18:54 字數 1238 閱讀 1001

尤拉角提供了一種非常直觀的方式來描述旋轉——它使用了三個分離的轉角,把乙個旋轉分解成三次繞不同軸的旋轉。

我們以zyx定義旋轉方式,且繞旋轉之後的軸旋轉,即先繞z軸旋轉,再繞y軸旋轉,最後繞x軸旋轉

zyx轉角相當於把任意旋轉分解成以下三個軸上的轉角:

1. 繞物體的z軸旋轉,得到偏航角 yaw;

2. 繞旋轉之後的y軸旋轉,得到俯仰角 pitch;

3. 繞旋轉之後的x軸旋轉,得到滾轉角 roll;

此時,我們可以使用[r,p,y]t這樣乙個三維的向量描述任意旋轉。rpy 角的旋轉順序是zyx

萬向鎖問題 

奇異性問題

尤拉角不適於插值和迭代

slam中不直接使用尤拉角表達姿態

濾波或優化中使用尤拉角表達旋轉

在俯仰角為 ±90◦ 時,第一次旋轉與第三次旋轉將使用同乙個軸,使得系統丟失了乙個自由度。

在原始座標系下,依次經歷了zyx軸三次旋轉。如何根據上圖來理解萬向鎖呢?關鍵在上面的第一次旋轉與第三次旋轉將使用同乙個軸這句話。

假設世界座標系如下:

從旋轉過程圖中可以看出,第一次繞z軸旋轉和第三次繞x軸旋轉,x軸和z軸放到上圖中的世界座標系下,其實都在世界座標系的z軸所在的直線上。只是方向相反而已。那麼在第三次繞x軸旋轉時和第一次繞z軸旋轉不都可看成是在繞同一豎直線旋轉嗎?第三次旋轉任何乙個角度這件事而我第一次旋轉就能做到。

注:

以上僅代表自己理解,有錯望指正,謝謝!

關於尤拉角與萬向鎖的理解

要理解萬向鎖,如果從定義上去解釋,那理解起來會非常困難,我們不如從萬向鎖會導致什麼問題入手。萬向鎖其實是就是導致物體的旋轉不按我們的意願進行轉動,如乙個人體,從站立到平躺,只需乙個軸的動動可以完成,但由於萬向鎖,這個軸被鎖定了,所以需要另外兩個軸的運 動才可以輔助完成轉動,目的一樣能達到,但這個過程...

尤拉角表示方位與萬向鎖問題

用尤拉角表示方位將會比矩陣更加的直觀而且易於使用,尤拉角的基本思想是將角位移分解為繞三個互相垂直軸的三個旋轉組成的序列.那麼這個三個互相垂直的軸是如何定義的呢?其實任意三個軸和任意順序都是可以的,但是最常用的就是使用笛卡爾座標系並且按照一定順序組成的旋轉序列.最常用的約定,就是所謂的 heading...

尤拉角與萬向節鎖的理解

參考文章 概念 unity 3d尤拉角的旋轉順序 父子關係 是y x z。即旋轉y軸x和z軸都變,旋轉x軸只有z軸變化,旋轉z軸其它軸不變。再解釋說明前,先說明一些座標概念。模型座標系 及模型匯入時的座標系,通過此座標系記錄模型頂點等的位置。世界座標系 主要作用是表示模型與模型間的相對位置。慣性座標...