横滚-俯仰-偏航角

用绕 x、y、z 轴的三个转角描述朝向：横滚、俯仰、偏航。

这组叫法来自航空航海：横滚（roll）绕前后轴侧倾，俯仰（pitch）绕左右轴抬头低头，偏航（yaw）绕竖直轴转向。ROS 的 REP 103 约定机体 x 朝前、y 朝左、z 朝上；RPY 指依次绕固定坐标系的 x、y、z 轴转 γ、β、α 三个角，旋转矩阵 R = Rz(α)·Ry(β)·Rx(γ)（Rz(α) 即绕 z 轴转 α），与 ZYX 欧拉角结果相同。它直观好调，URDF 的 rpy 属性就是这种写法。缺点是俯仰到 ±90° 时横滚和偏航耦合（万向节死锁），角度在 ±180° 处还会跳变，所以程序内部多用四元数。

例子人形机器人的 IMU（惯性测量单元）常直接给出 roll、pitch、yaw：roll 或 pitch 的绝对值突然变大，说明身体在侧倒或前后倾倒，yaw 表示身体朝向哪个方向。

也叫

横滚角/俯仰角/偏航角、翻滚角、roll/pitch/yaw、RPY 角、Roll-Pitch-Yaw Angles

相关

欧拉角、万向节死锁、内旋与外旋、旋转矩阵、四元数、惯性测量单元

来源

Modern Robotics (Lynch & Park, 2017), Appendix B.2 Roll–Pitch–Yaw Angles
ROS REP 103: Standard Units of Measure and Coordinate Conventions
Wikipedia: Aircraft principal axes