Gimbal lock (original) (raw)
قَفْل ذَاَتِ اَلْمِحْوَرَيْنِ أو «حَبْسْ اَلْمِحْوَرَاَنِيَّةِ» (بالإنجليزية: Gimbal lock)هو فقدان درجة واحدة من الحرية (:الحركة) في آلية ثلاثية الأبعاد ثلاثية المحاور تحدث عندما يتم دفع محورين من المحاور الثلاثة إلى التطابق، ويتم «قفل أو حبس» النظام في بعدين فقط (صار النظام يتحرك في محورين فقط). كلمة «قفل» مضللة: لا يوجد تقيد للمحاور. حيث لا يزال بإمكان جميع المحاور الثلاثة الدوران بحرية في اتجاهاتها. ومع ذلك فبسبب تطابق أو توازى محورين، لا يوجد متاح لاستيعاب الدوران حول محور واحد.
| Property | Value |
|---|---|
| dbo:abstract | قَفْل ذَاَتِ اَلْمِحْوَرَيْنِ أو «حَبْسْ اَلْمِحْوَرَاَنِيَّةِ» (بالإنجليزية: Gimbal lock)هو فقدان درجة واحدة من الحرية (:الحركة) في آلية ثلاثية الأبعاد ثلاثية المحاور تحدث عندما يتم دفع محورين من المحاور الثلاثة إلى التطابق، ويتم «قفل أو حبس» النظام في بعدين فقط (صار النظام يتحرك في محورين فقط). كلمة «قفل» مضللة: لا يوجد تقيد للمحاور. حيث لا يزال بإمكان جميع المحاور الثلاثة الدوران بحرية في اتجاهاتها. ومع ذلك فبسبب تطابق أو توازى محورين، لا يوجد متاح لاستيعاب الدوران حول محور واحد. (ar) Gimbal Lock ist in der Mechanik ein kritischer Zustand einer kardanischen Lagerung (englisch Gimbal). In diesem Zustand liegen zwei der möglichen drei Drehachsen parallel zueinander und das System hat dadurch einen Freiheitsgrad weniger. Die Bezeichnung wird ebenfalls für ein mathematisches Problem in der dreidimensionalen Simulation benutzt, bei dem Drehungen bezüglich bestimmter Achsen nicht mehr mit Hilfe von Drehoperatoren für vorher festgelegte Achsen zu realisieren sind. Da es sich allerdings um eine Bewegung im Raum und nicht zum Raum handelt und nicht um die Perspektive auf einen Körper, reichen 2 Achsen bei einer Rotation zu einem festen Zeitpunkt. Um dies zu beweisen, kann man einen Würfel drehen. Auf 2 Achsen verändern sich die Seitenwände, auf der immer angenommenen 3. bleibt die Seitenwand dieselbe und nur die Ausrichtung dieser zum Betrachtungspunkt ändert sich in dieser Zeitspanne.Die 3. angebliche Achse ist eigentlich nur die Bewegung der 2 Achsen zum perspektivischen Punkt=0. (de) El bloqueo del cardán consiste en la pérdida de un grado de libertad en una suspensión cardán de tres rotores, que ocurre cuando los ejes de dos de los tres rotores se colocan en paralelo, bloqueando el sistema en una rotación en un espacio bidimensional degenerado. La palabra bloqueo puede ser confusa: ninguno de los rotores está bloqueado. Los tres pueden todavía moverse libremente sobre sus ejes de suspensión respectivos. Sin embargo, debido a la orientación paralela de los ejes de dos de los rotores, existe un eje sobre el que ninguno de los rotores puede girar. (es) Gimbal lock is the loss of one degree of freedom in a three-dimensional, three-gimbal mechanism that occurs when the axes of two of the three gimbals are driven into a parallel configuration, "locking" the system into rotation in a degenerate two-dimensional space. The term gimbal-lock can be misleading in the sense that none of the individual gimbals are actually restrained. All three gimbals can still rotate freely about their respective axes of suspension. Nevertheless, because of the parallel orientation of two of the gimbals' axes there is no gimbal available to accommodate rotation about one axis, leaving the suspended object effectively locked (i.e. unable to rotate) around that axis. (en) Le blocage de cardan est la perte d'un degré de liberté, connue aussi sous le nom anglais de gimbal lock, qui survient quand les axes de deux des trois cardans nécessaires pour appliquer ou compenser les rotations dans l'espace à trois dimensions sont portés par la même direction. Un cardan est un anneau fixé de façon à pouvoir tourner autour d'un axe. Les cardans sont souvent imbriqués les uns dans les autres de façon à pouvoir tourner autour de plusieurs axes. Ils apparaissent dans les gyroscopes et dans les centrales à inertie afin de permettre au cardan le plus intérieur de rester fixe alors que la fixation du cardan extérieur peut prendre n'importe quelle orientation. Ils apparaissent aussi dans les compas, les volants à inertie ou plus familièrement dans des porte-bouteilles pour permettre aux objets de rester horizontaux. Ils servent à orienter les propulseurs d'une fusée. Certains systèmes de coordonnées mathématiques se comportent comme si des cardans réels étaient utilisés pour mesurer les angles. Lorsqu'il y a au moins trois cardans imbriqués d'une certaine façon, le blocage de cardan peut se produire. (fr) Il blocco cardanico, in inglese gimbal lock, è un fenomeno problematico dei giroscopi causato dall'allineamento di due assi rotanti verso la stessa direzione. Il blocco causa la perdita di un grado di libertà corrispondente all'asse bloccato. Si noti però che la parola blocco può causare confusione: nessuna sospensione cardanica è effettivamente bloccata, tuttavia il giroscopio perde la possibilità di ruotare secondo un grado di libertà. Questo fenomeno è tipico delle unità di misura inerziale, in particolare nelle missioni spaziali e aerei ad alte prestazioni. In queste applicazioni, una quarta sospensione cardanica viene aggiunta per evitare il blocco. Il blocco cardanico mostrato da un aeroplano: quando i giroscopi relativi al beccheggio (verde) e all'imbardata (magenta) si allineano, cambiamenti nel rollio (blu) o nell'imbardata causano la stessa rotazione dell'aeroplano. L'asse di rollio e di imbardata è indistinguibile (it) Gimbal lock (GL) é a perda de um grau de liberdade em um mecanismo tridimensional que ocorre quando os eixos de duas das suspensões cardãs (SC) são levadas a uma configuração paralela, "travando" o sistema de forma que só possa girar em um espaço bidimensional. A palavra lock, que significa "trava" em inglês, é enganosa: a SC não está travada. Todas as três SCs ainda podem girar livremente em seus respectivos eixos de suspensão. No entanto, por causa da orientação paralela de dois dos eixos, não há SCs disponíveis para acomodar a rotação ao longo de um dos eixos. (pt) Складывание рамок, или блокировка карданного подвеса, также (жарг.) шарнирный замок (англ. gimbal lock) — термин, относящийся к области гироскопии и инерциальной навигации. Для свободного гироскопа в двухосном кардановом подвесе термин описывает событие, которое может происходить в том случае, когда внутренняя рамка гироскопа повернётся на 90 градусов относительно наружной рамки, и при этом вектор кинетического момента будет направлен по оси наружной рамки. При таком положении гироскоп потеряет своё основное свойство — сохранять направление в , которое задаётся вектором кинетического момента. Явление описывается в рамках прецессионной теории гироскопов. В соответствии с ней линейная скорость постоянного по модулю вектора кинетического момента , равная векторному произведению векторов и , равна моменту , действующему на вращающийся ротор. То есть (1), где — вектор угловой скорости трёхгранника OXYZ, у которого ось OZ направлена по вектору кинетического момента, а оси OX и OY направлены так, что трёхгранник OXYZ является правым. Для идеального свободного гироскопа угловая скорость равна нулю. Свяжем с корпусом свободного гироскопа трёхгранник Oxyz, у которого ось Ox направлена по оси поворота наружной рамки. Трёхгранник OXYZ получается из трёхгранника Oxyz двумя последовательными поворотами на угол относительно оси наружной рамки, и на угол относительно оси внутренней рамки. Матрица поворота от трёхгранника Oxyz к трёхграннику OXYZ равна или (2). Спроектируем равенство (1) на оси рамок, по которым действуют соответствующие моменты , . В результате получим (3). Очевидно, что при повороте внутренней рамки на 90 градусов скорость прецессии гироскопа становится сколь угодно большой, то есть гироскоп теряет своё основное свойство — хранить направление в инерциальном пространстве, происходит «складывание рамок». В инерциальной навигации термин «складывание рамок» употребляется, когда речь идёт о так называемых системах с гиростабилизированной платформой. Гиростабилизированные платформы предназначены для установки акселерометров — приборов, измеряющих ускорение. Платформа изолируется от корпуса тремя рамками: рамками тангажа, рыскания и крена. По осям рамок находятся датчики моментов. В случае отклонения платформы, например, от постоянного положения в инерциальном пространстве расположенные на ней датчики (как правило, интегрирующие датчики угловой скорости, поплавковые гироскопы) измеряют эти отклонения, и на соответствующие датчики моментов подаются сигналы, пропорциональные этим отклонениям с целью обнуления отклонений. В случае поворота второй рамки платформы на 90 градусов первая и третья оси платформы становятся коллинеарными, то есть пропадает возможность управления отклонением платформы по третьей оси, платформа становится лишь частично управляемой и может изменить своё стабилизированное в инерциальном пространстве положение. Таковы два случая, к которым можно применить термин «складывание рамок». Упомянутый англоязычный термин «gimbal lock» также применяется в прикладной математике, а точнее — в задачах параметризации углового положения абсолютно твёрдого тела. Эти задачи заключаются в задании положения подвижного декартова трёхгранника относительно неподвижного трёхгранника с помощью некоторого числа числовых параметров. Таких способов существует несколько. Например, положение твёрдого тела можно задать с помощью девяти элементов прямоугольной матрицы направляющих косинусов, или четырёх параметров Эйлера, или, наконец, кватерниона. Поскольку абсолютно твёрдое тело с одной закреплённой точкой имеет три степени свободы, то для параметризации, вообще говоря, достаточно задать три параметра. Наиболее часто, но не всегда, в качестве таких параметров выбираются эйлеровы углы. Для любого набора эйлеровых углов существует ровно одно положение связанного с твёрдым телом подвижного трёхгранника относительно неподвижного. Однако обратное утверждение не всегда справедливо. То есть существует такое положение твёрдого тела, при котором невозможно однозначно определить эйлеровы углы. При стандартном выборе эйлеровых углов в виде тангажа, рыскания и крена это особое положение возникает при угле тангажа, равном 90 градусов. Отсюда любое непрерывное вращение, имеющее излом в точке, когда угол тангажа равен 90 градусам, в пространстве углов Эйлера не может быть представлено непрерывной кривой; если поворотные рамки шарнира управляют углами Эйлера, то такое вращение потребует от них в некоторый момент бесконечно быстрого их перемещения. В задаче компенсации внешнего поворота (иначе говоря, сохранения ориентации) это приводит к потере ориентации — очевидная связь с предыдущим значением словосочетания. Решение проблемы — добавление четвёртой внешней рамки (redundant gimbal), управляя которой удерживают среднюю рамку в удалении от области «gimbal lock». (ru) Блокування обертання це втрата одного ступеню свободи в тривимірному, потрійному механізмі карданного підвісу, яка відбувається коли осі двох із трьох кілець підвісу знаходяться паралельно, чим призводять до того, що система може обертатися лише у виродженому двовимірному просторі. Слово блокування в даному випадку вводить в оману: підвіс не обмежений в рухах. Всі три кільця підвісу можуть обертатися вільно відносно осей кріплення. Однак, внаслідок паралельної орієнтації двох осей підвісів неможливо здійснити рух довкола однієї осі. (uk) 環架鎖定（英語：Gimbal lock），也稱為萬向鎖，是使用动态欧拉角表示三維物体的旋转時會出現的問題。 (zh) |
| dbo:thumbnail | wiki-commons:Special:FilePath/Gimbal_Lock_Plane.gif?width=300 |
| dbo:wikiPageExternalLink | https://www.youtube.com/watch%3Fv=N5PDboNJwks https://www.youtube.com/watch%3Fv=rrUCBOlJdt4 |
| dbo:wikiPageID | 342058 (xsd:integer) |
| dbo:wikiPageLength | 18096 (xsd:nonNegativeInteger) |
| dbo:wikiPageRevisionID | 1104481966 (xsd:integer) |
| dbo:wikiPageWikiLink | dbr:Quaternion dbr:Quaternions_and_spatial_rotation dbr:Rotation_matrix dbr:Nadir dbr:Coordinate_chart dbc:Gyroscopes dbr:Inertial_measurement_unit dbr:Inertial_navigation_system dbr:Quaternions dbr:Matrix_(mathematics) dbr:Matrix_multiplication dbr:Coordinate_system dbr:Apollo_11 dbr:Apollo_Lunar_Module dbr:Compass dbr:Computer_program dbr:Pitch_(aviation) dbr:Azimuth dbr:Torus dbr:Gimbal dbr:Local_homeomorphism dbr:3D_modeling dbc:3D_computer_graphics dbc:Rotation_in_three_dimensions dbr:Euler_angles dbc:Angle dbr:Flywheel_energy_storage dbr:Floating_point dbr:Video_game dbr:Rank_(differential_topology) dbc:Spaceflight_concepts dbr:Intuition_(knowledge) dbr:Covering_space dbr:Translation_(geometry) dbr:Yaw_angle dbr:Zenith dbr:Spherical_coordinates dbr:Michael_Collins_(astronaut) dbr:Real_projective_space dbr:YouTube dbr:Inertial_guidance_system dbr:Rotation dbr:Gyroscope dbr:Strapdown dbr:Theodolite dbr:Rocket_engine dbr:Robotic_arm dbr:Orthonormal_matrix dbr:Covering_map dbr:Degree_of_freedom_(mechanics) dbr:Unit_quaternions dbr:Trigonometry_formulas dbr:Roll_(flight) dbr:File:Gimbal_3_axes_rotation.gif dbr:File:Gimbal_Lock_Plane.gif dbr:File:Gimbal_lock.png dbr:File:Gimbal_lock_still_occurs_with_4_axis.png dbr:File:No_gimbal_lock.png dbr:File:Automation_of_foundry_with_robot.jpg |
| dbp:wikiPageUsesTemplate | dbt:Annotated_link dbt:Main dbt:No_footnotes dbt:Quote dbt:Refimprove dbt:Short_description |
| dct:subject | dbc:Gyroscopes dbc:3D_computer_graphics dbc:Rotation_in_three_dimensions dbc:Angle dbc:Spaceflight_concepts |
| gold:hypernym | dbr:Loss |
| rdf:type | yago:WikicatSpacecraftComponents yago:WikicatSpaceflightConcepts yago:Abstraction100002137 yago:Cognition100023271 yago:Component105868954 yago:Concept105835747 yago:Content105809192 yago:Idea105833840 yago:Part105867413 yago:PsychologicalFeature100023100 dbo:Disease |
| rdfs:comment | قَفْل ذَاَتِ اَلْمِحْوَرَيْنِ أو «حَبْسْ اَلْمِحْوَرَاَنِيَّةِ» (بالإنجليزية: Gimbal lock)هو فقدان درجة واحدة من الحرية (:الحركة) في آلية ثلاثية الأبعاد ثلاثية المحاور تحدث عندما يتم دفع محورين من المحاور الثلاثة إلى التطابق، ويتم «قفل أو حبس» النظام في بعدين فقط (صار النظام يتحرك في محورين فقط). كلمة «قفل» مضللة: لا يوجد تقيد للمحاور. حيث لا يزال بإمكان جميع المحاور الثلاثة الدوران بحرية في اتجاهاتها. ومع ذلك فبسبب تطابق أو توازى محورين، لا يوجد متاح لاستيعاب الدوران حول محور واحد. (ar) El bloqueo del cardán consiste en la pérdida de un grado de libertad en una suspensión cardán de tres rotores, que ocurre cuando los ejes de dos de los tres rotores se colocan en paralelo, bloqueando el sistema en una rotación en un espacio bidimensional degenerado. La palabra bloqueo puede ser confusa: ninguno de los rotores está bloqueado. Los tres pueden todavía moverse libremente sobre sus ejes de suspensión respectivos. Sin embargo, debido a la orientación paralela de los ejes de dos de los rotores, existe un eje sobre el que ninguno de los rotores puede girar. (es) Gimbal lock (GL) é a perda de um grau de liberdade em um mecanismo tridimensional que ocorre quando os eixos de duas das suspensões cardãs (SC) são levadas a uma configuração paralela, "travando" o sistema de forma que só possa girar em um espaço bidimensional. A palavra lock, que significa "trava" em inglês, é enganosa: a SC não está travada. Todas as três SCs ainda podem girar livremente em seus respectivos eixos de suspensão. No entanto, por causa da orientação paralela de dois dos eixos, não há SCs disponíveis para acomodar a rotação ao longo de um dos eixos. (pt) Блокування обертання це втрата одного ступеню свободи в тривимірному, потрійному механізмі карданного підвісу, яка відбувається коли осі двох із трьох кілець підвісу знаходяться паралельно, чим призводять до того, що система може обертатися лише у виродженому двовимірному просторі. Слово блокування в даному випадку вводить в оману: підвіс не обмежений в рухах. Всі три кільця підвісу можуть обертатися вільно відносно осей кріплення. Однак, внаслідок паралельної орієнтації двох осей підвісів неможливо здійснити рух довкола однієї осі. (uk) 環架鎖定（英語：Gimbal lock），也稱為萬向鎖，是使用动态欧拉角表示三維物体的旋转時會出現的問題。 (zh) Gimbal Lock ist in der Mechanik ein kritischer Zustand einer kardanischen Lagerung (englisch Gimbal). In diesem Zustand liegen zwei der möglichen drei Drehachsen parallel zueinander und das System hat dadurch einen Freiheitsgrad weniger. Die Bezeichnung wird ebenfalls für ein mathematisches Problem in der dreidimensionalen Simulation benutzt, bei dem Drehungen bezüglich bestimmter Achsen nicht mehr mit Hilfe von Drehoperatoren für vorher festgelegte Achsen zu realisieren sind. (de) Gimbal lock is the loss of one degree of freedom in a three-dimensional, three-gimbal mechanism that occurs when the axes of two of the three gimbals are driven into a parallel configuration, "locking" the system into rotation in a degenerate two-dimensional space. (en) Le blocage de cardan est la perte d'un degré de liberté, connue aussi sous le nom anglais de gimbal lock, qui survient quand les axes de deux des trois cardans nécessaires pour appliquer ou compenser les rotations dans l'espace à trois dimensions sont portés par la même direction. (fr) Il blocco cardanico, in inglese gimbal lock, è un fenomeno problematico dei giroscopi causato dall'allineamento di due assi rotanti verso la stessa direzione. Il blocco causa la perdita di un grado di libertà corrispondente all'asse bloccato. Si noti però che la parola blocco può causare confusione: nessuna sospensione cardanica è effettivamente bloccata, tuttavia il giroscopio perde la possibilità di ruotare secondo un grado di libertà. (it) Складывание рамок, или блокировка карданного подвеса, также (жарг.) шарнирный замок (англ. gimbal lock) — термин, относящийся к области гироскопии и инерциальной навигации. Для свободного гироскопа в двухосном кардановом подвесе термин описывает событие, которое может происходить в том случае, когда внутренняя рамка гироскопа повернётся на 90 градусов относительно наружной рамки, и при этом вектор кинетического момента будет направлен по оси наружной рамки. При таком положении гироскоп потеряет своё основное свойство — сохранять направление в , которое задаётся вектором кинетического момента. Явление описывается в рамках прецессионной теории гироскопов. В соответствии с ней линейная скорость постоянного по модулю вектора кинетического момента , равная векторному произведению векторов и , (ru) |
| rdfs:label | حبس المحورانية (ar) Gimbal Lock (de) Bloqueo del cardán (es) Gimbal lock (en) Blocco cardanico (it) Blocage de cardan (fr) Gimbal lock (pt) Складывание рамок (ru) Блокування обертання (uk) 環架鎖定 (zh) |
| owl:sameAs | freebase:Gimbal lock yago-res:Gimbal lock wikidata:Gimbal lock dbpedia-ar:Gimbal lock dbpedia-de:Gimbal lock dbpedia-es:Gimbal lock dbpedia-fr:Gimbal lock dbpedia-it:Gimbal lock dbpedia-pt:Gimbal lock dbpedia-ru:Gimbal lock dbpedia-uk:Gimbal lock dbpedia-zh:Gimbal lock https://global.dbpedia.org/id/4Kms2 |
| prov:wasDerivedFrom | wikipedia-en:Gimbal_lock?oldid=1104481966&ns=0 |
| foaf:depiction | wiki-commons:Special:FilePath/Gimbal_3_axes_rotation.gif wiki-commons:Special:FilePath/Gimbal_Lock_Plane.gif wiki-commons:Special:FilePath/Gimbal_lock.png wiki-commons:Special:FilePath/Gimbal_lock_still_occurs_with_4_axis.png wiki-commons:Special:FilePath/No_gimbal_lock.png wiki-commons:Special:FilePath/Automation_of_foundry_with_robot.jpg |
| foaf:isPrimaryTopicOf | wikipedia-en:Gimbal_lock |
| is dbo:wikiPageRedirects of | dbr:Gimbal_Lock dbr:Gimbaled_freedom dbr:Gimble_lock |
| is dbo:wikiPageWikiLink of | dbr:Quaternion dbr:Quaternions_and_spatial_rotation dbr:Rotation_formalisms_in_three_dimensions dbr:Rotation_matrix dbr:Projected_coordinate_system dbr:Apollo_Abort_Guidance_System dbr:Index_of_physics_articles_(G) dbr:Industrial_robot dbr:Inertial_navigation_system dbr:Conversion_between_quaternions_and_Euler_angles dbr:REFSMMAT dbr:Glossary_of_computer_graphics dbr:N1_(rocket) dbr:Control_moment_gyroscope dbr:LN-3_inertial_navigation_system dbr:Apollo_16 dbr:Gimbal_Lock dbr:Gimbal dbr:Altazimuth_mount dbr:Euler_angles dbr:Charts_on_SO(3) dbr:Flywheel_energy_storage dbr:Rank_(differential_topology) dbr:Attitude_control dbr:Covering_space dbr:Advanced_Inertial_Reference_Sphere dbr:LGM-118_Peacekeeper dbr:Blocking_(animation) dbr:Rotation dbr:Mechanical_singularity dbr:Euler_filter dbr:Motion_planning dbr:Gimbaled_freedom dbr:Gimble_lock |
| is foaf:primaryTopic of | wikipedia-en:Gimbal_lock |
