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关于ABB机器人欧拉角转四元数计算方式 C++ C# Python

  ABB是一家全球领先的工业自动化和电气设备公司,具有广泛的产品和解决方案组合。它致力于为工业客户和公共设施提供创新的技术和解决方案,以提高效率、灵活性和可持续性。

  在使用ABB机器人时我们时常会碰到四元数和机器人欧拉角的转换,四元数和欧拉角是两种不同的表示机器人姿态的方法。

四元数是用四个实数表示的,即 q = [w, x, y, z],其中 w 是实部,x、y、z 是虚部。机器人的姿态可以由旋转矩阵通过四元数表示。四元数具有性能优越的插值性质和无奇异性,适用于进行机器人运动规划以及姿态控制等任务。

欧拉角由三个旋转轴组成,通常是固定顺序的旋转轴顺序,常见的有 ZYZ、ZYX 等顺序。欧拉角的表示方式比较直观,容易理解,但是在旋转过程中存在奇异性和无法描述某些特殊姿态的问题。

在ABB机器人中,通常使用四元数来表示机器人的姿态。如果需要将四元数转换为欧拉角,可以使用逆向的欧拉角转换公式。同时,ABB机器人系统中也提供了API和函数,可以直接进行四元数和欧拉角的转换。

前期参数

    //前面我们需要设置一些参数
    //PI
    double pi = 3.14159265354;
    //代表180度
    double di = 180;
    double roll ;
    double pitch ;
    //输入你们的欧拉角
    double yaw;
    cout << "请输入RX" << endl;
    cin >> roll;
    cout << "请输入RY" << endl;
    cin >> pitch;
    cout << "请输入RZ" << endl;
    cin >> yaw;

处理算法

/下面是转换程序
    roll = roll * pi / di;
    pitch= pitch * pi / di;
    yaw=yaw * pi / di;


    double cy = cos(yaw * 0.5);
    double sy = sin(yaw * 0.5);
    double cp = cos(pitch * 0.5);
    double sp = sin(pitch * 0.5);
    double cr = cos(roll * 0.5);
    double sr = sin(roll * 0.5);

    double q[4];
    q[0] = cy * cp * cr + sy * sp * sr;
    q[1] = cy * cp * sr - sy * sp * cr;
    q[2] = sy * cp * sr + cy * sp * cr;
    q[3] = sy * cp * cr - cy * sp * sr;
    
    
    //输出
    std::cout << "q0:\n"<<q[0];
    std::cout << "q1:\n"<<q[1];
    std::cout << "q2:\n"<<q[2];
    std::cout << "q3:\n"<<q[3];

注意输出采用的是C++方式,如需采用其他方式按其他进行设置

最后附上总体C++控制台代码

#include <iostream>
using namespace std;
int main()
{
    //前面我们需要设置一些参数
    //PI
    double pi = 3.14159265354;
    //代表180度
    double di = 180;
    double roll ;
    double pitch ;
    //输入你们的欧拉角
    double yaw;
    cout << "请输入RX" << endl;
    cin >> roll;
    cout << "请输入RY" << endl;
    cin >> pitch;
    cout << "请输入RZ" << endl;
    cin >> yaw;


    //下面是转换程序
    roll = roll * pi / di;
    pitch= pitch * pi / di;
    yaw=yaw * pi / di;


    double cy = cos(yaw * 0.5);
    double sy = sin(yaw * 0.5);
    double cp = cos(pitch * 0.5);
    double sp = sin(pitch * 0.5);
    double cr = cos(roll * 0.5);
    double sr = sin(roll * 0.5);

    double q[4];
    q[0] = cy * cp * cr + sy * sp * sr;
    q[1] = cy * cp * sr - sy * sp * cr;
    q[2] = sy * cp * sr + cy * sp * cr;
    q[3] = sy * cp * cr - cy * sp * sr;
    
    
    //输出
    std::cout << "q0:\n"<<q[0];
    std::cout << "q1:\n"<<q[1];
    std::cout << "q2:\n"<<q[2];
    std::cout << "q3:\n"<<q[3];

}

;