自由度是什么意思?

我们所做的和所知道的一切,都发生在三维空间中。要最好地描述物体在这个空间中的移动方式,需要了解“自由度”。大多数人都熟悉 X-Y 平面,它……文章《自由度是什么意思?》首次出现在 ServoDriven 上。

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我们所做的一切都发生在三维空间中。为了最好地描述物体在这个空间中移动的方式需要了解“自由度”。大多数人都熟悉X-y平面,该飞机描述了无限的平坦空间。  由于该飞机上的任何一点都可以放置在一个确切的位置,仅通过用两个数字描述该位置,因此据说它具有两个自由度。

如果我们添加另一个轴,称为z轴,则可以通过三个数字序列描述此空间中的任何位置。  这被称为具有三个自由度。在此描述中,一个对象可以通过沿每个轴滑动从一个位置移动到另一个位置。  为了表示位置(3,-2、5),您将沿 +X方向移动三个步骤,然后在-y方向上进行两个步骤,最后在 +Z方向上移动五个步骤。

尽管这对于解决数学问题很有用,但它错过了通过空间的真实世界,其中包括对象的旋转运动。一个有用的模型是想象空气中的飞机。  显然,飞机可以向上移动,左右和前向后卫。   这是我们首先引入的三个自由度,以描述飞机在大气的三维空间中的位置。但是,平面也可以沿三个轴旋转。为了描述这些动作,我们介绍了另外三个自由度。围绕与飞机向前运动对准的虚线左右滚动的左右右路是称为“滚动”。  摇摆左右称为偏航,鼻子的上向运动被称为俯仰。描述这六个自由度可以完全描述一个物体在空间中移动的运动。