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解決的問題

空間數學是機器人學與機器人視覺的基礎，它讓開發者能描述2D或3D空間中物件的位置、方向與姿態。此套件提供標準化、類型安全的方式來處理這些複雜的幾何變換，無需手動管理原始矩陣。

如何運作

該套件提供高階類別，將NumPy陣列抽象為數學群。根據不同維度與表示方式，使用特定類別：

• 3D空間： SE3（姿態）、SO3（方向）、UnitQuaternion（方向）、Twist3（姿態）、UnitDualQuaternion（姿態）。
• 2D空間： SE2（姿態）、SO2（方向）、Twist2（姿態）。

這些類別支援重載運算子進行組合（*）、點變換（*）與指數（**），以及歸一化、反轉、歐拉角、滾轉-俯仰-偏航、角度-軸形式之間的轉換方法。同時也包含低階函數，供偏好直接操作NumPy陣列的使用者使用，並支援SymPy的符號變數。

適用對象

專為需要執行空間變換與姿態估計的機器人研究人員與工程師設計，也適用於使用《Robotics, Vision & Control》教科書的學生。

主要特色

• 類型安全： 防止2D與3D變換矩陣意外混用。
• 向量化： 支援單行內建立與操作旋轉矩陣或姿態的序列。
• 可視化： 內建工具用於繪製變換（trplot）與製作動畫（tranimate）。
• 符號支援： 與SymPy相容，支援使用符號變數進行數學推導。