球关节

允许绕一个固定点向任意方向转动、但不能平移的三自由度关节。

球关节又叫球铰或球窝关节：一个构件的球头嵌在另一个构件的球窝里，两者可绕球心向任意方向转动，但不能相对平移，因此有 3 个转动自由度，功能类似人的肩关节和髋关节，机构学里常记作 S。Stewart 平台等并联机构的支链里大量使用被动球铰。真实机械臂很少用单个电机驱动球关节，而是用三个轴线交于一点的转动关节来等效，例如球形手腕。仿真里，MuJoCo 提供 ball 类型关节，用单位四元数表示转角，所以 qpos 占 4 个数、qvel 占 3 个数；ROS 的 URDF 没有球关节类型，通常用三个转动关节串起来近似。

例子在 MuJoCo 里给人形机器人的肩部设一个 ball 关节，用一个四元数就能描述上臂朝向；导出成 URDF 给 ROS 用时，需要拆成肩部俯仰、横滚、偏航三个 revolute 关节。

也叫

球铰、Ball Joint、球窝关节、Ball-and-Socket Joint、S 副

相关

转动关节、球形手腕、并联机构、自由度、MuJoCo、统一机器人描述格式

来源

Modern Robotics (Lynch & Park), Ch.2.2 Joints
MuJoCo XML Reference: body/joint type
urdfdom_headers: joint.hpp (URDF joint types)