四元数仍然有万向节锁定

时间:2011-03-10 16:26:41

标签: math vector 3d quaternions

而不是欧拉角,我移动到四元数来表示和处理3D立方体的旋转。虽然它可以解决万向节锁定,但我仍然遇到这个问题。

我的代码是:

// p is the point to be rotated
// angles is a Vector3D representing the rotation angles

var xaxis = new Vector3D(1, 0, 0);
var yaxis = new Vector3D(0, 1, 0);
var zaxis = new Vector3D(0, 0, 1);

p = rotate(p, xaxis, angles.x);
p = rotate(p, yaxis, angles.y);
p = rotate(p, zaxis, angles.z);

rotate函数来自http://en.wikipedia.org/wiki/Quaternions_and_spatial_rotation#Pseudo-code_for_rotating_using_a_quaternion_in_3D_space(已翻译成JavaScript)。

我想这个问题是因为我仍然使用轴(x y z)的顺序,这是万向节锁定的主要问题。

如何以解决万向节锁的方式实现四元数旋转?

提前致谢。

2 个答案:

答案 0 :(得分:3)

四元数不易受云台锁的影响,所以这不是你的问题。如果你的 x,y和z角度旨在表示类似欧拉角的问题 您更有可能相对于原始定义xaxis,yaxis和zaxis 坐标系。但这不会给出预期的结果,因为在第一次之后 围绕x轴旋转,Y轴和Z轴不指向原始方向 更多,但接下来的两个旋转仍然参考原始坐标 系统

答案 1 :(得分:2)

正如你所提到的那样,当你进行三次连续旋转(例如欧拉角)以从惯性坐标系到身体框架时,会出现万向节锁问题。这包括组合三个连续的四元数旋转(通过称为组合的操作)。

四元数可以克服万向节锁定的原因在于它们可以表示从惯性坐标系到车身固定框架的单次旋转变换。然而,这是四元数的一大缺点 - 提出所需的四元数在物理上并不直观。