物理のかぎしっぽ 公開制作/回転行列 のバックアップソース(No.5)
*公開制作/回転行列 [#gdbd2d9e]

行列と座標系の回転との間に,どういった関係があるのかを説明したいです.最初に飛行機を例にして,直感的なロール,ピッチ,ヨー角を示し,そのあとでオイラー角と回転行列を説明したいです.


**記事ソース [#ge2cbdb0]

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 回転行列
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 ある座標があって,それを回転したとします.
 すると当然,それらの座標には決まった関係があります.
 その関係は行列で表すことができます.
 ここで学ぶのは,座標系1から座標系2への回転変換を,
 行列を使って表す方法です.
 
 ロール,ピッチ,ヨー角
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 さて,3次元の座標であれば,原点まわりでの回転は
 三つに分けることができます.つぎの飛行機(のつもり)の
 座標を例にみながら考えましょう.
 
 [図1]
 
 機体が左右に振れる回転をヨー(yaw),上下に振れる回転をピッチ(pitch),
 機体の軸まわりに振れる回転をロール(rool)といいます.
 ここではそれぞれ図のように $y$ 軸まわりの回転, $x$ 軸まわり
 の回転,$z$ 軸まわりの回転としておきます.
 この三つの回転を組み合わせることで,任意の座標系に回転できます.
 
 これは直感的にイメージが湧きやすいのではないかと思います.
 機体を少しローリングさせて( $z$ 軸まわりに回転),
 右に旋回( $y$ 軸まわりに回転),そして機首を上に上げる
 ( $x$ 軸まわりに回転)ような動作がイメージできます.
 すると飛行機に座標系が変わり,進行方向も変化するでしょう.
 
 また,このとき回転の方向は,右ネジが進む向きを正とします. 
 
 
 オイラー角
 --------------
 
 ロール,ピッチ,ヨー角で座標系の回転のイメージが湧いたところで,
 つぎはオイラー角です.さきほどの回転は3軸に対応した
 変換なので分かり易かったですが,
 対して,オイラー角は2軸しか使いません.
 すなわち,回転軸を $z$ 軸 - $x$ 軸 - $z$ 軸 とします.
 
 オイラー角での回転を,数式で考えてみます.
 
 ...
 
 
 @@author: 崎間@@
 @@accept: ?@@

図1
&ref(崎間/fig1.png);


**加筆・修正箇所 [#ke3f7770]
できれば,記録を残してもらえると助かります.
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