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解决的问题

空间数学是机器人学和机器人视觉的基础，它使开发者能够描述2D和3D空间中物体的位置、方向和姿态。该库提供了一种标准化、类型安全的方式来处理这些复杂的几何变换，而无需手动管理原始矩阵。

工作原理

该库提供了将NumPy数组抽象为数学群的高级类。它实现了以下表示形式：

• 3D空间：SE3（姿态）、SO3（方向）、UnitQuaternion（方向）和 Twist3（姿态）。
• 2D空间：SE2（姿态）、SO2（方向）和 Twist2（姿态）。

这些类支持使用 * 进行组合、点变换和逆运算的重载操作符。它还提供了归一化、欧拉角与滚转-俯仰-偏航之间的转换工具，以及通过矩阵指数和对数运算与李代数的连接。对于偏好原始数据的用户，还提供了一组直接操作NumPy数组的低级基础函数。

适用人群

专为从事机器人视觉和运动控制的机器人学研究人员、工程师和学生设计，他们需要在Python中执行空间变换。

主要亮点

• 类型安全：防止将2D变换与3D旋转矩阵混淆的错误。
• 向量化：支持在单行代码中创建和操作姿态或旋转序列。
• 符号支持：与SymPy集成，允许在旋转矩阵中使用符号变量。
• 可视化：包含内置的绘图和动画工具（trplot, tranimate），用于可视化变换和轨迹。