2020年6月16日 星期二

[自動化工程]對於座標系統的基本認識 - 比喻篇


(李永樂老師起手式) 有小朋友問我,使用學習機械手臂為什麼要理解座標系統概念呢? 不就是把要走到的位置個別記憶起來就好了嗎?

當然純粹記憶位置也是能使用的,但既然如此為何各家廠商還仍是有提供諸如局部座標系統、工具座標系統...等等工具呢? 當然理解座標系統在運用上是有好處的



此篇希望能淺顯的把座標系統基本理解要點表達出來,反覆咀嚼其實很有味

    • 相同客觀事實會有不同主觀理解
這句話何解? 

想像桌前有個馬克杯,在那裏一動也不動,兒子看著那杯子,覺得那杯子大概離你20公分左右,剛好媽媽走到身後房門旁,也同時看著那馬克杯,媽媽覺得那杯子相距她2公尺,於是乎你們兩個吵了起來覺得自己看到的才是對的 : 20公分 對決 2公尺 - 你們在談的是同一個馬克杯

這爭吵顯然很蠢,永遠不會有結論,因為你們兩個在不同的觀測點看著同樣的事實,顯然會產生不同的理解;這就是觀測者坐標系的概念


    • 透過不同的理解可以得知觀察者相對關係
馬克杯的爭吵,試著來重拾這段母子關係

完全確認母子倆看到的是同一件物體,先敞開心胸理解彼此的觀察都是無誤的,所以只剩一個方式能圓融這件事: 就是如1所談的母子處在不同觀測點。

透過你們倆的主觀觀察差異,母子倆猜出彼此相距1.8公尺左右,為了挽回母子關係,倆決定開始玩個簡單的破冰遊戲 : 讓媽媽眼睛先閉上,接著兒子看著房間的另一個物體,喊出相距兒子的距離,接著媽媽眼睛張開,透過自己與兒子的相對關係推算,來猜出兒子剛剛再看什麼 : 

兒子 : 那個東西離我30公分
媽媽閉眼心想 :  那麼應該是距離我30公分+1.8公尺 = 2.1公尺
媽媽張眼,看見距離自己2.1公尺位置處原來是馬克杯身後的冷氣遙控器
媽媽大喊: 是冷氣遙控器!!
兒子大喜 : 你終於懂我了!!

母子相擁而泣,講好從此形影不離固定相距1.8公尺好讓觀測結果能協調,避免感情再次破裂


    • 間接觀測;透過既有觀測鍊建立新的觀測者

以上面例子,若爸爸也跑來想參與猜物體遊戲,但他碰巧站在兩個房間之間,想讓兒子猜猜自己在另一個房間看到了什麼,因為隔著牆壁無法透過既有事實建立兩者關係,只好直接被觀察,於是乎兒子觀察爸爸將這情同家人的鎖鏈建立起來,當觀察者彼此關係都建立後即使看不見也能間接觀測了;在兒子清楚自己與爸爸的相對位置後,甚至媽媽也不需要觀察爸爸,透過已知的與兒子間的關係,也能知道爸爸在牆後看到了什麼


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把上面的概念抽換一下 :
  • 母子各自的理解 = 座標值
  • 母子各自所在的觀測點 = 座標系
  • 客觀事實(馬克杯) = 空間中某一點
  • 母子觀測點間差異 = 座標系轉換關係
  • 不出聲的爸爸=需要被間接建立的坐標系
再來轉換成艱澀的鬼符號就很有一回事了!

後記 : 硬要湊出三點硬講

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