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刚体位姿描述——位姿表示与齐次变换

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简介：
本章节聚焦于机器人学中的基础概念，详细探讨了刚体在三维空间中的位置和姿态表述方法，并深入讲解了用于实现坐标系间转换的齐次变换技术。 2.1 刚体位姿描述 刚体的位姿包括参考点的位置以及姿态。 姿态可以使用多种方法来描述： - 齐次变换法 - 矢量法 - 旋量法 - 四元数法等 一、位置的描述（位置矢量） 在三维空间中，刚体有6个自由度。对于直角坐标系{A}而言，空间内任一点p的位置可以用3x1的列向量Ap来表示。 位姿定义为：

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  • 刚体位姿描述——位姿表示与齐次变换
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    本章节聚焦于机器人学中的基础概念，详细探讨了刚体在三维空间中的位置和姿态表述方法，并深入讲解了用于实现坐标系间转换的齐次变换技术。 2.1 刚体位姿描述 刚体的位姿包括参考点的位置以及姿态。 姿态可以使用多种方法来描述： - 齐次变换法 - 矢量法 - 旋量法 - 四元数法等 一、位置的描述（位置矢量） 在三维空间中，刚体有6个自由度。对于直角坐标系{A}而言，空间内任一点p的位置可以用3x1的列向量Ap来表示。 位姿定义为：
     
  • 工业机器人位姿描述及齐次变换.ppt
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    本PPT讲解了工业机器人的位姿描述方法及其应用，并深入探讨了齐次变换在机器人运动学中的重要性。通过理论与实例相结合的方式，详细介绍了如何利用齐次变换矩阵进行坐标系间的转换和姿态计算，为理解工业机器人操作提供了一种直观且有效的数学工具。 工业机器人的位姿描述与齐次变换是机器人学中的重要概念。通过这些数学工具可以精确地定义和操作机械臂在空间中的位置和姿态，对于实现自动化生产和制造过程具有关键作用。齐次坐标系的应用能够简化多个坐标系统的转换问题，并且便于进行复杂的几何计算。
     
  • 相对变换和绝对变换——工业机器人位姿描述及齐次变换
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    本文探讨了工业机器人中的相对变换与绝对变换概念，并深入分析了机器人位姿描述及其在空间中应用的齐次变换技术。 十、相对变换与绝对变换 相对变换：若变换是基于上一次变换得到的坐标系进行，则称为相对变换。 绝对变换：若变换是相对于参考坐标系进行，则称为绝对变换。 相对变换结果： 顺序相乘！ 绝对变换结果： 逆序相乘！ 十一、左乘和右乘 左乘：在某一变换矩阵左侧乘以一个矩阵，表示为绝对变换； 右乘：在某一变换矩阵右侧乘以一个矩阵，表示为相对变换。 一旦确定了变换性质，则无需再标明所基于的坐标系。
     
  • C++中计算位姿相对变换矩阵的方法
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    本文介绍了在C++编程环境中计算两个坐标系之间相对姿态变换矩阵的方法，包括旋转和平移的综合运用。 输入是两帧的位姿数据，并将其放入qw、qc、tw、tc中。请注意，qw和qc中的第一个参数对应TUM GroundTruth里位姿的最后一项。输出结果为这两帧之间的变换矩阵T。
     
  • MPU6050姿态控制上位机
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    本项目为基于MPU6050传感器的姿态控制系统开发，旨在实现对目标对象的精准姿态检测与调整。通过上位机界面直观展示数据，并提供便捷的操作方式以优化用户体验。 MPU6050姿态上位机；3D显示模型姿态。
     
  • 去除刚体位移——关于刚体位移的去除方法
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    本简介探讨了如何在数据分析或图像处理中识别并消除刚体位移问题的方法，旨在提高数据精确度和模型匹配效果。 程序用于根据变形前后点的坐标计算刚体位移值。
     
  • MPU6050 C语言程序（含DMP姿态解算及匿名上位机姿态显示）
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    本项目提供基于C语言的MPU6050传感器驱动程序，包含DMP姿态解算功能，并实现与匿名上位机的姿态数据实时传输和可视化展示。 MPU6050的C代码程序包括DMP直接解算姿态以及与匿名上位机显示姿态的功能。
     
  • 人体姿态与位移的MEMS惯性传感器检测方法
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    本研究探讨了利用微型机械电子系统（MEMS）惯性传感器对人体姿态和移动进行精确测量的方法，旨在提升运动监测、医疗康复及虚拟现实领域的应用效果。 随着生活质量的提升及科技的进步，智能化与健康云的概念逐渐受到重视。基于惯性传感器的人体运动识别系统因其便于携带、成本低廉以及不受时间和场景限制的特点，在体感游戏和健康管理等领域备受关注。本段落通过加速度计和陀螺仪等惯性传感器设计了一套人体运动识别系统，能够实现关节运动的姿态角解算及位移测量。本研究主要涵盖硬件平台的设计与运动检测算法的开发。 针对功能需求分析，我们设计了系统的硬件架构：采用ATMEGA32核心处理器结合MPU6050惯性传感器模块和nrf24L01射频通信模块组成一个完整的惯性测量单元。该系统能够采集人体关节活动的数据，并进行预处理以提升信号质量。 在算法研究方面，运动检测包括姿态角解算与位移测量两个部分。对于姿态角的计算，在加速度三角函数法仅适用于静止或低频率动作的情况下，我们设计了结合加速度计和陀螺仪数据的自适应互补滤波器及卡尔曼滤波器两种融合算法，并从运算效率和精度的角度进行了对比分析。实验结果显示，自适应互补滤波器在提高姿态角测量准确性和计算效率方面均优于卡尔曼滤波器。 对于位移测量部分，在探讨时域二次积分与频域积分法性能的基础上，本段落提出了一种结合两种方法的混合频率-时间域积分算法，以减少低频噪声对结果的影响并降低长时间内累积误差。此外还研究了坐标转换、多项式拟合去除趋势项以及使用带通滤波器处理信号等预处理步骤的技术细节。