三自由度運動平臺(3DOF)和六自由度平臺(6DOF)是模擬仿真設備中最常見的兩種平臺類型。其中的“自由度”(英文縮寫DOF)是指剛體在空間內的運動的形態——物體移動的基本方式。
自由度根據運動的形態可分成兩種不同的類型:平移和旋轉。
1)平移運動
在空間坐標系里,剛體可以在3個自由度中平移,即繞X軸、Y軸和Z軸做向前/向后,向上/向下,向左/向右的平移運動。
2)旋轉運動
剛體也可以在3個自由度中繞X軸、Y軸和Z軸做縱搖(Pitch)、橫搖(Roll)和垂搖(Yaw)的旋轉運動。
由此可知,六自由度=3種類型的平移自由度+3種類型的旋轉自由度
在任意一個自由度中,物體可以沿兩個方向自由運動。例如,電梯限制在1個自由度中(垂直平移),但電梯能夠在這個自由度中上下運動。同樣,摩天輪限制在1個自由度中,但這是旋轉自由度,所以摩天輪能夠朝相反的方向旋轉。
又如主題公園的碰碰車共有3個自由度:在3軸中的2條里平移(無法像電梯那樣上下移動);只能以一種方式旋轉(無法像飛機那樣縱搖和垂搖)。 所以2個平移+1個旋轉=3自由度。
再比如,用球拍擊打網球的時候,球拍的復雜運動可以表示為平移和旋轉的組合。
因此無論有多復雜,剛體的任何可能性運動都可以通過6自由度的組合進行表達。
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