机械臂每个关节之间的变换矩阵C语言代码

在C语言中，机械臂关节之间的变换矩阵通常涉及到旋转和平移操作，可以使用矩阵乘法来组合各个关节的影响。这里假设我们有一个基本的四元数表示的角度（q1, q2, ..., qn），对于每个关节，我们可以创建一个旋转矩阵Ri：

#include <stdio.h>
#include <math.h>

// 定义一个四元数结构体
typedef struct {
    double w; // 实部
    double x;
    double y;
    double z; // 虚部
} Quaternion;

// 从角度转换到四元数
Quaternion angles_to_quaternion(double angle, double axis[3]) {
    Quaternion q;
    double sin_half_angle = sin(angle / 2);
    q.w = cos_half_angle;
    q.x = axis[0] * sin_half_angle;
    q.y = axis[1] * sin_half_angle;
    q.z = axis[2] * sin_half_angle;
    return q;
}

// 创建旋转矩阵
Matrix4x4 rotation_matrix(Quaternion q) {
    Matrix4x4 m = { {1 - 2*q.y*q.y - 2*q.z*q.z, 2*(q.x*q.y - q.w*q.z), 2*(q.x*q.z + q.w*q.y), 0},
                     {2*(q.x*q.y + q.w*q.z), 1 - 2*q.x*q.x - 2*q.z*q.z, 2*(q.y*q.z - q.w*q.x), 0},
                     {2*(q.x*q.z - q.w*q.y), 2*(q.y*q.z + q.w*q.x), 1 - 2*q.x*q.x - 2*q.y*q.y, 0},
                     {0, 0, 0, 1} };
    return m;
}

// 组合变换矩阵
Matrix4x4 transform_chain(Matrix4x4 prev_transform, int num_joints, Quaternion* joints) {
    Matrix4x4 current_transform = identity_matrix();
    for (int i = 0; i < num_joints; i++) {
        current_transform = multiply_matrices(current_transform, rotation_matrix(joints[i]));
    }
    return multiply_matrices(prev_transform, current_transform);
}

// 示例：计算单关节后的变换矩阵
Matrix4x4 single_joint_transform(double angle, double axis[3]) {
    Quaternion joint_q = angles_to_quaternion(angle, axis);
    return rotation_matrix(joint_q);
}

// ... 其他必要的矩阵乘法、初始化和打印函数 ...

//