三自由度运动平台(3DOF)和六自由度平台(6DOF)是模拟仿真设备中最常见的两种平台类型。其中的“自由度”(英文缩写DOF)是指刚体在空间内的运动的形态——物体移动的基本方式。
自由度根据运动的形态可分成两种不同的类型:平移和旋转。
1)平移运动
在空间坐标系里,刚体可以在3个自由度中平移,即绕X轴、Y轴和Z轴做向前/向后,向上/向下,向左/向右的平移运动。
2)旋转运动
刚体也可以在3个自由度中绕X轴、Y轴和Z轴做纵摇(Pitch)、横摇(Roll)和垂摇(Yaw)的旋转运动。
由此可知,六自由度=3种类型的平移自由度+3种类型的旋转自由度
在任意一个自由度中,物体可以沿两个方向自由运动。例如,电梯限制在1个自由度中(垂直平移),但电梯能够在这个自由度中上下运动。同样,摩天轮限制在1个自由度中,但这是旋转自由度,所以摩天轮能够朝相反的方向旋转。
又如主题公园的碰碰车共有3个自由度:在3轴中的2条里平移(无法像电梯那样上下移动);只能以一种方式旋转(无法像飞机那样纵摇和垂摇)。 所以2个平移+1个旋转=3自由度。
再比如,用球拍击打网球的时候,球拍的复杂运动可以表示为平移和旋转的组合。
因此无论有多复杂,刚体的任何可能性运动都可以通过6自由度的组合进行表达。
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