“ 6个自由度”是什么意思？

#1 楼

仅仅为了观察我们所处的现实的所有三个维度，所有种类的大多数“米”都包含多达三个自由度。

也就是说，我们三个空间中的每个物体都具有三个附加的旋转维度。因此，通常说一个不受约束的物体具有六个自由度。

我必须搜索九个自由度。显然，磁力计被认为是第三组尺寸，对我来说这是奇怪的营销方式。

#2 楼

n个对象的自由度意味着它需要n个唯一的参数才能完全定义自己。例如，一个3自由度臂需要3个关节参数，通过这些参数可以评估臂上的每个位置。类似地，在具有9个自由度的IMU中，它可以测量9个独立的读数。现在，这9个读数对应于来自加速度计的3个值（沿三个主轴线给出线性加速度），来自陀螺仪的3个（表示方向）和来自磁力计的3个（给出磁场的强度）。如果您是使用IMU的业余爱好者，您可能会想知道如何使用磁力计进行加速度和位置估计。但是，IMU的机载处理器配备了传感器融合算法，甚至可以获取周围磁场的读数并校正加速度和陀螺仪中的读数。但是，在6自由度IMU中，缺少3自由度磁力计，因此读数精度较低。

#3 楼

在IMU中，自由度的数量是它们可以执行的独立读取的数量。

对于9自由度IMU，加速度计通常为3，陀螺仪为3，磁力计为3。

#4 楼

要了解这些陀螺仪和加速度计在测量什么，首先需要了解“自由度”背后的物理和几何形状。就物理学而言，运动中的每个自由度（DoF）都可以存在于3维空间中。例如，1DoF沿直线或“轴”移动

每次增加DoF时，指数级增加可能的位置数。 2DoF系统通常（但不总是）是两个互相垂直且在同一平面内的轴。画出典型的X-Y平面。 3DoF系统与此类似，但是它还添加了“ z”轴，从而允许在字段内移动，而不是仅在平面上移动。

一旦超越3DoF系统，则可以通过四个第六，您通常开始谈论绕前三个轴的旋转。想象一个可以在车轴上上下移动的自由旋转的车轮（猜测工程师忘记了轴环和轴承）。因此，如果您有一个3DoF系统，其中一个对象也可以绕每个轴旋转，则您实际上具有六个自由度。这可以通过“右手法则”直观地展示出来。

将右手放在您面前，握紧拳头。现在竖起大拇指。保持拇指向上，将食指指向外面。最后，保持拇指向上，食指伸出，使中指与胸部平行，并与食指和拇指垂直。想象一下，这些手指中的每一个都是一根轴，拇指为“ Y”，中指为“ X”，食指为“ Z”。向上移动您的手，您就沿着Y轴移动。远离您，它就是Z轴。左右分别是X轴。这是完整的3DoF系统。但是您也可以旋转手，也可以“绕”每个手指。这为您提供了三个以上的自由度，因此它是完整的6DoF系统。

通常，当您开始谈论大于6DoF的系统时，几乎总是在谈论多联接系统。我将以机械臂为例。在机器人技术中，每向手臂添加一个关节，系统的自由度就会增加一个。随着您获得越来越高的自由度，数学将成倍地复杂化，结果系统将变得更加难以控制。这就是为什么我们还没有仿生肢体的部分原因。
但是，在这种情况下，当这些芯片谈论“ 9DoF”时，它们实际上意味着它们可以测量加速度，而不仅仅是改变位置。他们通过监视惯性并进行微积分来计算出运动的速度和距离。因为它们要测量的运动很小，所以它们可能仅测量沿XYZ轴的线性运动（而不是绕任何轴的旋转）。

短版本

6DoF芯片测量沿3个垂直线性轴的运动以及绕这些轴中每个轴的旋转。 9DoF芯片可以完成所有这些任务，还可以测量沿每个轴的线性加速度。

#5 楼

页面使用的语言不准确，容易混淆。特别是这句话：


为了测量这些变量和其他变量，许多人将两个传感器结合在一起，创建了一个惯性测量单元（IMU），该惯性测量单元提供了2至6个自由度（DOF）。


他们的意思是“两到六个自由度”，他们说“两到六个自由度”。另外，他们可能会说“它提供了具有2至6个自由度的系统的测量结果”。

也就是说，“自由度”不能真正地“提供”通过测量设备。您将选择一种测量设备，该设备可以捕获系统具有的每个自由度的数据。