1 刚体状态

在刚体质心处构建局部坐标系(B frame),同时构建世界坐标系(A frame),将刚体的状态转换成局部坐标系B frame相对于世界坐标系A frame的状态,并用移动和转动表示。

1.1 移动

使用向量P表示B frame 的原点在A frame中的位置或方向,即代表刚体在A frame下的移动情况。

\overrightarrow{P}=\begin{pmatrix} P_{X}\\ P_{Y}\\ P_{Z} \end{pmatrix}

 2.2 转动(Rotation Matrix)

用法:

  • 描述B frame 相对于A frame的姿态。
  • 将在B frame上的点或向量转换到在A frame上表达。
  • 将A frame上的点或向量在A frame中进行旋转。

2 旋转轴 

2.1 Fixed angle

X-Y-Z:在同一个坐标轴下,先绕X转γ ,再绕Y转β,最后绕Z转α。

表示为

_{B}^{A}\textrm{R}_{XYZ}(\gamma ,\beta ,\alpha )=R_{Z}\alpha R_{Y}\beta R_{X}\gamma

先转动的放后边。

 

2.2 Euler angle 

 Z-Y-X:在转动后新的坐标系下,先绕Z转α,再绕Y转β,最后绕X转γ。

_{B}^{A}\textrm{R}_{ZYX}(\gamma ,\beta ,\alpha )=R_{Z^{'}}\alpha R_{Y^{'}}\beta R_{X^{'}}\gamma

先转的放前边。

3 转换矩阵 

Transformation matrix

\begin{pmatrix} & & & \\ & _{B}^{A}\textrm{R} & & ^{A}P_{B org} \\ & & & \\ 0& 0 & 0 & 1 \end{pmatrix}= _{B}^{A}\textrm{T}

用法:

  • 描述B frame 相对于A frame 的状态。
  • 将B frame中的point(vector)在A中表示出来。
  • 将point(vector)在同一个frame中移动或转动。
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