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慣性座標系、物體座標系、世界座標系

一、座標系的區別

1.世界座標系

世界座標系是一個特殊的座標系,它建立了描述其他座標系所需要的參考系。也就是說,可以用世界座標系去描述其他所有座標系或者物體的位置。所以有很多人定義世界座標系是“我們所關心的最大座標系”,通過這個座標系可以去描述和刻畫所有想刻畫的實體。

世界座標系又稱全域性座標系或者宇宙座標系。

2.物體座標系

物體座標系與特定的物體關聯,每個物體都有自己特定的座標系。不同物體之間的座標系相互獨立,可以相同,可以不同,沒有任何聯絡。同時,物體座標系與物體繫結,繫結的意思就是物體發生移動或者旋轉,物體座標系發生相同的平移或者旋轉,物體座標系和物體之間運動同步,相互繫結。

舉例說明一下物體座標系:我們每個人都有自己的物體座標系,當我們決定要往前走的時候,每個人實際前行的絕對方向都不一樣,可能是向北,也可能向南,或者其他方向。這裡前後左右是物體座標系中的概念。當告訴張三往前走,就是張三同學沿著自己物體座標系的前方運動。至於張三往前走是往東還是向北,這是張三的運動在世界座標系下的描述。

這裡寫圖片描述 這裡寫圖片描述
這個立方體的物體座標系如圖所示,不論該立方體位於世界座標系的任何位置,處於什麼角度,物體座標系與物體都是繫結在一起。

物體座標系又稱模型座標系。

3.慣性座標系

慣性座標系是為了簡化世界座標系到慣性座標系的轉化而產生的。慣性座標系的原點與物體座標系的原點重合,慣性座標系的軸平行於世界座標系的軸。引入了慣性座標系之後,物體座標系轉換到慣性座標系只需旋轉

,從慣性座標系轉換到世界座標系只需平移

二、座標系之間的聯絡

下圖展示了三個座標系之間的關係。在機器人的物體座標系中,y軸從腳指向頭而x軸指向它的左邊。繞物體座標系的原點進行旋轉。知道物體座標系的軸與世界座標系平行就得到了慣性座標系。最後,吧慣性座標系的原點平移到世界座標系的原點就完成了慣性座標系到世界座標系的轉換。
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