最近在看高翔老师的slam十四讲时，对万向锁这个概念不是很清晰，于是从网上查了不少博客文档，最终明白了万向锁这个概念。

在此记录一下。

解释万向锁之前首先明白一下什么是欧拉角。

什么是欧拉角？

    用一句话说，欧拉角就是物体绕坐标系三个坐标轴(x,y,z轴）的旋转角度。

   1，静态：即绕世界坐标系三个轴的旋转，由于物体旋转过程中坐标轴保持静止，所以称为静态。

   2，动态：即绕物体坐标系三个轴的旋转，由于物体旋转过程中坐标轴随着物体做相同的转动，所以称为动态。

物体的任何一种旋转都可分解为分别绕三个轴的旋转，但分解方式不唯一。记住这句话，下面要用到。

假设飞行棋采用的是ZYX的顺序进行旋转，绕X轴的旋转，对应的是飞行器的滚转运动（roll）：

绕y轴运动做俯仰运动（pitch）：

绕z轴做偏航运动（yaw）：

 用自己的手机做一个试验，你把手机屏幕朝上（假设原始状态为状态一），手机的长边为X轴，短边为Y轴，Z轴垂直屏幕向下，那你先绕Z轴旋转一下手机，假设旋转30度，然后再把手机绕Y轴旋转90度，也就是把手机短边接触桌面竖立起来，这时候你再绕手机的长边（即原x轴）旋转45度（此时按照YZX轴的顺序旋转完毕，手机状态为状态二）。你会发现此时（状态二）的手机长边（x轴）在（状态一）Z轴方向重合，你现在在x轴上旋转就等价于（状态一）情况下在Z轴的多旋转。

重点来了，虽然你第三次旋转的时候绕x轴（此时的x轴还是原来状态一的x轴）旋转了45度，但是此时x轴（状态一）和z轴（状态一）是重合的。意思就是你第一次绕z轴旋转30度和第三次绕x轴旋转45度，都是在竖直方向上进行的旋转，整个旋转表示系统被限制在只能绕竖直轴旋转。丢失了一个表示维度。这种角度为±90°的第二次旋转使得第一次和第三次旋转的旋转轴相同的现象，称作万向锁。

参考：

https://baike.baidu.com/item/万向锁/15817326?fr=aladdin

万向锁与欧拉角 - 知乎