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机构学和机器人学-3运动学中的矩阵法

发布时间:2025-08-05  |  点击率:

  设 u 为旋转轴的单位矢量,分量 u x 、 u y 、 u z 是三个方向余弦。以上旋转矩阵仅指绕x、y、z坐标轴 的旋转矩阵,现要用该矩阵来描述相对于一个固定坐标  系中的 u 轴旋转φ角。

  ——为三只基本旋转矩阵,对于该矩阵有许多表示方法, 都有不同但实质一样,我们常见表示为旋转矩阵:

  (即z轴)旋转φ角, 最后再将 u 轴转回原先的位置,这种方法 可用五次转动来实现。

  p 有时往往用一个特殊点P作为参考点,它的两个位置 p1 、 j  均在一个固定轴线 u 上,而刚体沿着该轴作螺旋运动,

  四、欧拉旋转矩阵 ——描述刚体旋转的第三种方法是用欧拉角表示。 首先绕  轴转  角→绕N即x1轴转θ角→绕z转过

   q1 为已知,可将(3—20)改成  适合计算Q点新位置坐标的形式,由式(3—20)求解 q j 得:

    通常,起始位置 p1 和最终位置 p j 及转角 1 是同时给定,

  二、空间位移矩阵 刚体空间位移矩阵,类似以上(3-20)、(3-22)、(3-25) 方式的描述,图仍然适用于空间机构,只要用三维旋转矩阵

  例1 已知一个作平面运动的刚体,其运动可用参考点p从   2 p1  (1 、 ) 位置到 p 2  (3 、 ) 位置的位移以及刚体的转角 1

  x—y平面内的矩形体,经有序列三个900的旋转后的 刚置如图,旋转次序有两种:     和      ∴式3—11无普遍价值,具体问题需进行分析,再构成 完整的旋转矩阵。

  3)用欧拉角描述。 刚体转动可以几只旋转矩阵来表示,这几只旋转矩阵 都是以绕x、y、z轴的转动为基础而导出的。我们称绕x、 y、z轴转动的旋转矩阵为基本旋转矩阵。

  一、三只基本旋转矩阵 1、绕z轴的旋转矩阵,若固连刚体上的定长矢量 绕z轴旋转α角,旋转前设:  

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