万向节死锁(Gimbal Lock)
网上也有不少关于万向节死锁的文章,但写的都比较繁琐,这个问题只需知道个概念即可。
在机器人学中这个问题一般被称为动力学奇点(Kinematic singularity)。如图1,可以看到连接坐标轴的有三个旋转关节,旋转关节1是绕X6轴旋转的,旋转关节2是绕Y6轴旋转的,旋转关节3是绕Z6轴旋转的。我们现在可以将三个旋转关节看成一个整体,相当于手腕,因为手腕也就是三个自由度。那么为什么把这个称为动力学奇点呢?我们做个小小的变化,我们将整个结构绕Y6轴向外旋转90度。这个时候旋转关节1和旋转关节2是在一条直线上的,X6和Z6是重合的。这就出现状况了,因为我们失去了一个自由度,我们这个时候只能绕X6轴或者Y6轴旋转,Z6轴“消失”了。
图1