一、坐标系变换:
1. 平移坐标系:
如图,两个坐标系{A}与{B}的姿态相同,{B}不同于{A}的只是平移,即相当于 {A}沿着矢量APBORG移动到点PBORG处,形成了{B}。当点P相对{B}的表示已知时,可用矢量相加的方法求点P相对{A}的表示:AP = BP + APBORG。 2.旋转坐标系:
已知,旋转矩阵各列的模均为1,且这些单位矢量相互正交;{B}相对于{A}的描述为:图片,它的列是{B}的单位矢量在{A}中的描述,行是{A}的单位矢量在{B}中的描述。如图,两个坐标系原点重合,而坐标轴不重合。则当矢量BP已知时,求AP: 为了计算AP,我们注意该矢量的每一个分量就是其向坐标系上单位矢量方向的投影。投影是由矢量点积计算的。 简化后可得到: 3.一般变换坐标系:
经常有这种情况,我们已知矢量相对某坐标系{B}的描述,并且想求出它相对另一个坐标系{A}的描述。如图可见,这是平移和旋转的结合,则当BP已知时,求AP: 首先将BP变换到一个中间坐标系,这个坐标系和{A}的姿态相同,原点和{B}重合。***后可以得到: 二、变换算子:
-
平移算子:
平移将空间中的一个点沿着另一个已知的矢量方向移动一定的距离,那么其齐次变换矩阵为:
1
0
0
X
0
1 0 Y
0
0
1 Z 0 0
0 1
-
旋转算子:
绕坐标系X方向旋转一定角度C,那么齐次变换矩阵为:
1
0
0
0
0
cos(C)
-sin(C) 0
0
sin(C)
cos(C) 0 0 0
0 1 绕坐标系Y方向旋转一定角度B,那么齐次变换矩阵为:
cos(B) 0
sin(B) 0
0
1
0 0
-sin(B)
0 cos(B) 0 0 0
0 1 绕坐标系Z方向旋转一定角度A,那么齐次变换矩阵为:
cos(A) -sin(A) 0 0
sin(A)
cos(A) 0 0
0
0 1 0 0 0
0 1 如果绕着固定轴X-Y-Z坐标系的X、Y、Z分别进行旋转或者绕着动轴Z-Y-X坐标系的Z、Y、X分别进行旋转(X-Y-Z固定角于Z-Y-X欧拉角的内容这里不展开),其齐次变换矩阵算子为:
Trotz(A)*Troty(B)*Trotx(C) 注:Trotx、Troty、Trotz为Matlab方法。
注:本文章文字、图片部分来自网络
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