
【化】 Eulerian angle
【计】 EULER
corner; angle; cape; contend; horn; wrestle; role
【医】 angle; anguli; angulus; Broca's angle; cornu; cornua; gonio-; horn
欧拉角(Euler Angles)是描述三维空间中刚体旋转的一种参数化方法,由三个独立的角度组成,分别表示绕物体坐标系三个正交轴(通常为Z轴、Y轴和X轴)的连续旋转。该术语在汉英词典中对应"Euler Angles",广泛应用于机器人学、航空航天和计算机图形学领域。
欧拉角包含三个旋转分量:偏航角(Yaw)、俯仰角(Pitch)和翻滚角(Roll),分别对应绕Z轴、Y轴和X轴的旋转。旋转顺序不同会导致不同的坐标系变换结果,常见顺序包括ZYX(航空航天标准)和ZYZ(机器人学标准)。
在三维旋转中,欧拉角通过以下三个基本旋转矩阵的乘积表示: $$ R = R_z(alpha) cdot R_y(beta) cdot R_x(gamma) $$ 其中$alpha$、$beta$、$gamma$分别为绕Z、Y、X轴的旋转角度,对应旋转矩阵为: $$ R_z(alpha) = begin{bmatrix} cosalpha & -sinalpha & 0 sinalpha & cosalpha & 0 0 & 0 & 1 end{bmatrix} $$
欧拉角存在万向节死锁(Gimbal Lock)现象,当中间旋转角为90°时会导致自由度丢失。此特性在阿波罗登月舱设计中曾引发重要工程问题(来源:MIT航空航天工程教材)。
欧拉角(Euler angles)是一种描述三维空间中物体旋转的数学工具,由瑞士数学家莱昂哈德·欧拉提出。它通过三个绕坐标轴的连续旋转角度来定义物体从初始方向到目标方向的姿态变化。
定义与组成
欧拉角由三个独立的角度参数构成,通常分为以下两类描述方式:
旋转顺序与坐标系
应用场景
若用欧拉角描述手机旋转:
如需数学公式表达,可参考经典欧拉角参数化:
$$
R = R_z(phi) cdot R_x(theta) cdot R_z(psi)
$$
其中$R_x$、$R_z$表示绕X轴和Z轴的旋转矩阵。
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