| p:abstract
| - Inverse kinematics is the process of determining the parameters of a jointed flexible object (a kinematic chain) in order to achieve a desired pose. Inverse kinematics are also relevant to game programming and 3D animation, where a common use is making sure game characters connect physically to the world, such as feet landing firmly on top of terrain.
An articulated figure consists of a set of rigid segments connected with joints. Varying angles of the joints yields an indefinite number of configurations. The solution to the forward kinematic animation problem, given these angles, is the pose of the figure. The solution to the more difficult inverse kinematics problem is to find the joint angles given the desired configuration of the figure (i.e., end effector). In the general case there is no analytic solution for the inverse kinematics problem. However, inverse kinematics may be solved via nonlinear programming techniques. Certain special kinematic chains—those with a spherical wrist—permit kinematic decoupling. This treats the end effector's orientation and position independently and permits an efficient closed-form solution.
Inverse kinematics is a tool utilized frequently by 3D artists. It is often easier for an artist to express the desired spatial appearance rather than manipulate joint angles directly. For example, inverse kinematics allows an artist to move the hand of a 3D human model to a desired position and orientation and have an algorithm select the proper angles of the wrist, elbow, and shoulder joints.
Other applications of inverse kinematic algorithms include interactive manipulation, animation control and collision avoidance. (en)
- Die inverse Kinematik (oft abgekürzt als IK) bezeichnet das Gegenstück zur direkten Kinematik und beschäftigt sich mit der Frage, wie aus der Lage (Position und Orientierung) des Endeffektors (engl.: Tool Center Point, TCP) die Gelenkwinkel der Armelemente bestimmt werden können. Sie spielt damit eine wichtige Rolle bei der Bewegung von Industrierobotern und bei der Computeranimation von Charakteren.
Bei der inversen Kinematik wird das letzte Glied der kinematischen Kette, der sogenannte Endeffektor, bewegt und in die gewünschte Lage gebracht. Die übrigen Glieder der Kette müssen dann entsprechend den Freiheitsgraden ihrer Gelenke passende Lagen einnehmen.
Vergleichen lässt sich dies mit dem menschlichen Arm, der mit seinen Gelenken auch eine solche kinematische Kette darstellt: Bringt man beispielsweise die Hand in eine bestimmte Lage, nehmen Handgelenk, Ellenbogen und Schulter automatisch ebenfalls bestimmte Stellungen ein. Genau diese (Gelenkwinkel-)Stellungen müssen über die inverse Kinematik bestimmt werden.
Die Zusammenhänge versucht folgendes Bild zu verdeutlichen: (de)
- En infographie, en robotique, en chimie et surtout en animation, la cinématique inverse (souvent abrégée IK, de l'anglais inverse kinematics) est un procédé par lequel on peut déterminer les positions et rotations d'articulations d'un modèle afin d'obtenir une pose.
Le terme « cinématique inverse » renvoie au fait que l'étude cinématique se fait généralement à partir des paramètres des articulations, afin de déterminer l'évolution de la pose. (fr)
- Onder inverse kinematica of inverse kinematiek wordt het proces verstaan waarmee uit een gewenste toestand of actie, met name van robots, de toestanden of tijdfuncties voor de sturing van de actuatoren worden berekend. (nl)
- Kinematyka odwrotna (IK, ang. Inverse Kinematics) to metoda animacji złożonych obiektów stosowana w trójwymiarowej grafice komputerowej.
Podobnie jak w przypadku forward kinematics, w kinematyce odwrotnej obiekty łączone są w hierarchie, polegające na relacjach rodzic-dziecko. Ruchy obiektu-dziecka są zawsze wykonywane relatywnie do jego rodzica i, co za tym idzie, w przypadku ruchu rodzica, wszystkie jego dzieci również wykonują ten sam ruch.
W odróżnieniu jednak od forward kinematics, gdzie dokładnie określa się ruchy poszczególnych obiektów, w kinematyce odwrotnej główną rolę gra to, że poza prostymi relacjami rodzic-dziecko, połączenia obiektów (przeguby) nałożone mają pewne ograniczenia - np. w przypadku animacji ręki ustala się, że przedramie może ruszać się tylko do wewnątrz łokcia, a nie na zewnątrz, a dodatkowo, tylko w określonej płaszczyźnie.
Ruchy całości takiego złożonego obiektu nie są w przypadku IK określane bezpośrednio, lecz są wyliczane przez odpowiednie algorytmy. Modelujący określa jedynie owe ograniczenia, a później wskazuje cele, do których mają dążyć poszczególne obiekty w poszczególnych klatkach. Komputer zaś dba o to, żeby cele te zostały jak najbardziej spełnione, przy zachowaniu zadanych ograniczeń. (pl)
- A cinemática inversa (IK), determina os valores de coordenadas articulares se conhecida a localização do extremo do membro. (pt)
- Риг ( — оснастка, приспособление, упряжка) — это набор зависимостей между управляющими и управляемыми элементами, созданный таким образом, чтобы управляющих элементов было, меньше чем управляемых. Назначение — упростить манипуляцию большим количеством объектов. (ru)
- 逆运动学（Inverse kinematics）是决定要达成所需要的姿势所要设置的关节可活动对象的参数的过程。例如，给定一个人体的三维模型，如何设置手腕和手肘的角度以便把手从放松位置变成挥手的姿势？这个问题在机器人学中是很关键的，因为操纵机械手臂通过关节角度来控制。逆运动学在游戏编程和三维建模中也很重要，虽然其重要性因为运动捕获数据的大型数据库越来越多的使用而降低了。
以关节连接的物体由一组通过关节连接的刚性片段组成。变换关节的角度可以产生无穷的形状。正向运动学问题的解，是给定这些角度时物体的姿势。逆运动学问题的难度更高的解是给定物体的姿势时（例如，给定终端效果器（end-effector）的位置时）找到关节的角度。一般情况下，逆运动学问题没有解析解。但是，逆运动学可以通过非线性编程技术来解决。特定的特殊运动链—那些带有球形腕的—允许运动去耦合。这使得我们可以把终端效果器的朝向和位置独立的处理，并导致一个高效的闭形式解。
对于动画家（animator），逆运动学问题很重要。 这些艺术家发现表达空间的形象比控制关节角度来要容易得多。逆运动学算法的应用包括交互操纵，动画控制和碰撞避免。
参看: 逆运动学动画 (zh)
|
| rdfs:comment
| - Inverse kinematics is the process of determining the parameters of a jointed flexible object (a kinematic chain) in order to achieve a desired pose. Inverse kinematics are also relevant to game programming and 3D animation, where a common use is making sure game characters connect physically to the world, such as feet landing firmly on top of terrain. (en)
- Die inverse Kinematik (oft abgekürzt als IK) bezeichnet das Gegenstück zur direkten Kinematik und beschäftigt sich mit der Frage, wie aus der Lage (Position und Orientierung) des Endeffektors (engl.: Tool Center Point, TCP) die Gelenkwinkel der Armelemente bestimmt werden können. Sie spielt damit eine wichtige Rolle bei der Bewegung von Industrierobotern und bei der Computeranimation von Charakteren. (de)
- En infographie, en robotique, en chimie et surtout en animation, la cinématique inverse (souvent abrégée IK, de l'anglais inverse kinematics) est un procédé par lequel on peut déterminer les positions et rotations d'articulations d'un modèle afin d'obtenir une pose. (fr)
- Onder inverse kinematica of inverse kinematiek wordt het proces verstaan waarmee uit een gewenste toestand of actie, met name van robots, de toestanden of tijdfuncties voor de sturing van de actuatoren worden berekend. (nl)
- Kinematyka odwrotna (IK, ang. Inverse Kinematics) to metoda animacji złożonych obiektów stosowana w trójwymiarowej grafice komputerowej. (pl)
- A cinemática inversa (IK), determina os valores de coordenadas articulares se conhecida a localização do extremo do membro. (pt)
- Риг ( — оснастка, приспособление, упряжка) — это набор зависимостей между управляющими и управляемыми элементами, созданный таким образом, чтобы управляющих элементов было, меньше чем управляемых. Назначение — упростить манипуляцию большим количеством объектов. (ru)
- 逆运动学（Inverse kinematics）是决定要达成所需要的姿势所要设置的关节可活动对象的参数的过程。例如，给定一个人体的三维模型，如何设置手腕和手肘的角度以便把手从放松位置变成挥手的姿势？这个问题在机器人学中是很关键的，因为操纵机械手臂通过关节角度来控制。逆运动学在游戏编程和三维建模中也很重要，虽然其重要性因为运动捕获数据的大型数据库越来越多的使用而降低了。 (zh)
|
![[RDF Data]](http://dbpedia.org/statics/sw-cube.png)
